2018-2019學(xué)年高中物理 第四章 機(jī)械能和能源 1 功課件 教科版必修2.ppt

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1、1功,第四章機(jī)械能和能源,學(xué)習(xí)目標(biāo),1.理解功的概念，會(huì)用公式WFxcos 進(jìn)行計(jì)算. 2.理解正、負(fù)功的概念及其物理意義. 3.理解總功的概念，能計(jì)算多個(gè)外力對(duì)物體做的總功.,內(nèi)容索引,,重點(diǎn)探究 啟迪思維 探究重點(diǎn),達(dá)標(biāo)檢測(cè) 檢測(cè)評(píng)價(jià) 達(dá)標(biāo)過(guò)關(guān),自主預(yù)習(xí) 預(yù)習(xí)新知 夯實(shí)基礎(chǔ),自主預(yù)習(xí),一、做功與能量轉(zhuǎn)化 1.功的定義：如果物體受到 的作用，并在力的 上發(fā)生了位移，我們就說(shuō)力對(duì)物體做了功. 2.功的兩個(gè)要素： 和沿力的方向發(fā)生的 . 3.功是一個(gè) 量.做功的過(guò)程就是 的過(guò)程. 二、功的計(jì)算公式 力對(duì)物體做的功等于 、位移的大小、力和位移的夾角的_____ 這三者

2、的乘積，即W . (1)力、位移為矢量，功為 (填“標(biāo)量”或“矢量”).,力,方向,力,位移,過(guò)程,能量變化,力的大小,標(biāo)量,余弦,Fxcos ,(2)F、x、分別為 、 、 . (3)單位：國(guó)際單位制中，功的單位是 ，符號(hào)是 . 三、功的正負(fù)合力的功 1.力對(duì)物體做正功和負(fù)功的條件 由WFxcos 可知 (1)當(dāng)0< 時(shí)，W 0，力對(duì)物體做 功； (2)當(dāng) <時(shí)，W 0，力對(duì)物體做 功，或稱(chēng)物體 這個(gè)力做功； (3)當(dāng) 時(shí)，W ，力對(duì)物體不做功.,力的大小,位移的大小,力與位移方向的夾角,J,焦耳,,正,<,負(fù),克服,0,2.總功：

3、當(dāng)一個(gè)物體在幾個(gè)力的共同作用下發(fā)生一段位移時(shí)，這幾個(gè)力對(duì)物體所做的總功，等于各個(gè)力分別對(duì)物體所做功的 ，可以證明，它也就是這幾個(gè)力的 對(duì)物體所做的功.,代數(shù)和,合力,1.判斷下列說(shuō)法的正誤. (1)公式WFxcos 中的x是物體運(yùn)動(dòng)的路程.( ) (2)物體只要受力且運(yùn)動(dòng)，該力就一定做功.( ) (3)汽車(chē)沿斜坡向上加速行駛時(shí)，牽引力對(duì)汽車(chē)一定做功.( ) (4)功有正負(fù)之分，所以功是矢量.( ) (5)一個(gè)力對(duì)物體做了負(fù)功，則說(shuō)明這個(gè)力一定阻礙物體的運(yùn)動(dòng).( ) (6)力F1、F2對(duì)某物體做的功分別為10 J和15 J，則力F1和F2對(duì)該物體做的總功為5 J.( ),即學(xué)即用,,,

4、,,答案,,,2.如圖1所示，靜止在光滑水平面上的物體，在與水平方向成60角斜向上的力F作用下沿光滑水平面運(yùn)動(dòng)了10 m，已知F10 N，則拉力F所做的功是____J.,答案,50,圖1,重點(diǎn)探究,,答案,一、對(duì)功的理解,如圖2所示，人拉著小車(chē)沿水平面勻速前進(jìn)了一段距離. (1)小車(chē)受幾個(gè)力作用？有力、有位移，每個(gè)力都做功嗎？對(duì)小車(chē)做功的力中，做正功還是負(fù)功？,圖2,答案小車(chē)受到拉力F、重力G、支持力N和摩擦力f四個(gè)力的作用.不是每個(gè)力都做功，拉力和摩擦力做功，重力和支持力不做功.拉力做正功，摩擦力做負(fù)功.,導(dǎo)學(xué)探究,(2)拉力F一般分解為哪兩個(gè)分力？F做的功與哪個(gè)分力做的功相同？,答案,答案

5、分解為水平方向的分力Fx和豎直方向的分力Fy.F做的功與水平分力Fx做的功相同.,對(duì)公式WFxcos 的理解 (1)某一恒力F對(duì)物體做的功，只與F、x、有關(guān)，與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及物體是否還受其他作用力等因素?zé)o關(guān). (2)計(jì)算力F的功時(shí)要特別注意，F(xiàn)與x必須具有同時(shí)性，即x必須是力F作用過(guò)程中物體發(fā)生的位移. (3)功是標(biāo)量，沒(méi)有方向，但是有正負(fù). (4)公式WFxcos 適用于計(jì)算恒力做功，若是變力，此公式不再適用.,知識(shí)深化,例1如圖3所示，坐在雪橇上的人與雪橇的總質(zhì)量為m，在與水平地面成角的恒定拉力F作用下，沿水平地面向右移動(dòng)了一段距離x.已知雪橇與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，則雪橇受到的 A.支

6、持力做功為mgx B.重力做功為mgx C.拉力做功為Fxcos D.滑動(dòng)摩擦力做功為mgx,解析支持力和重力與位移垂直，不做功，A、B錯(cuò)誤； 拉力和摩擦力做功分別為W1Fxcos ，W2(mgFsin )x，C正確，D錯(cuò)誤.,,圖3,解析,答案,,某物體在力F作用下水平向右運(yùn)動(dòng)的位移為x，拉力的方向分別如圖4甲、乙所示，分別求兩種情況下拉力對(duì)物體做的功.,二、正、負(fù)功的判斷,圖4,導(dǎo)學(xué)探究,答案,1.正、負(fù)功的理解,知識(shí)深化,2.功的正負(fù)的判斷 判斷一個(gè)力對(duì)物體是否做功，做正功還是負(fù)功，常用的方法有以下兩種： (1)根據(jù)力F與位移x的夾角進(jìn)行判斷,(2)根據(jù)力F與速度v的夾角進(jìn)行判斷,例2(

7、多選)質(zhì)量為m的物體，靜止在傾角為的斜面上，斜面沿水平方向向右勻速移動(dòng)了距離x，如圖5所示.物體相對(duì)斜面靜止，則下列說(shuō)法正確的是 A.重力對(duì)物體m做正功 B.合力對(duì)物體m做功為零 C.摩擦力對(duì)物體m做負(fù)功 D.支持力對(duì)物體m做正功,答案,解析,,圖5,,,解析物體的受力和位移如圖所示.支持力N與位移x的夾角<90，故支持力做正功，D選項(xiàng)正確； 重力與位移垂直，故重力不做功，A選項(xiàng)錯(cuò)誤； 摩擦力f與位移x的夾角大于90，故摩擦力做負(fù)功，C選項(xiàng)正確； 物體做勻速運(yùn)動(dòng)，所受合力為零，合力不做功，故B選項(xiàng)正確.,,總功的計(jì)算方法 當(dāng)物體在多個(gè)力的共同作用下發(fā)生一段位移時(shí)，合力對(duì)物體所做的功等于各分力對(duì)

8、物體所做功的代數(shù)和.故計(jì)算合力的功有以下兩種方法： (1)先由WFxcos 計(jì)算各個(gè)力對(duì)物體所做的功W1、W2、W3，然后求所有力做功的代數(shù)和，即W合W1W2W3. (2)先由力的合成或根據(jù)牛頓第二定律求出合力F合，然后由W合F合x(chóng)cos 計(jì)算總功，此時(shí)為F合的方向與x的方向間的夾角. 注意當(dāng)在一個(gè)過(guò)程中，幾個(gè)力作用的位移不相同時(shí)，只能用方法(1).,三、總功的計(jì)算,例3如圖6所示，一個(gè)質(zhì)量為m2 kg的物體，受到與水平方向成37角斜向上方的力F10 N作用，物體在水平地面上從靜止開(kāi)始向右移動(dòng)的距離為x2 m，已知物體和地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.3，g取10 m/s2，求外力對(duì)物體所做的總功.(

9、cos 370.8，sin 370.6),答案,解析,圖6,答案7.6 J,解析物體受到的摩擦力為： fN(mgFsin 37)0.3(210100.6) N4.2 N 解法1：先求各力的功，再求總功. 拉力F對(duì)物體所做的功為： W1Fxcos 371020.8 J16 J 摩擦力f對(duì)物體所做的功為： W2fxcos 1804.22 J8.4 J 由于重力、支持力對(duì)物體不做功，故外力對(duì)物體所做的總功W等于W1和W2的代數(shù)和，即WW1W27.6 J. 解法2：先求合力，再求總功. 物體受到的合力為： F合Fcos 37f3.8 N，所以WF合x(chóng)3.82 J7.6 J.,針對(duì)訓(xùn)練如圖7所示，平行于

10、斜面向上的拉力F使質(zhì)量為m的物體勻加速地沿著長(zhǎng)為L(zhǎng)、傾角為的固定斜面的一端向上滑到另一端，物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為.求作用在物體上的各力對(duì)物體所做的總功.,答案,解析,圖7,答案FLmgLsin mgLcos ,解析選物體為研究對(duì)象，其受力如圖所示： 解法一：拉力F對(duì)物體所做的功為：WFFL. 重力mg對(duì)物體所做的功為： WGmgLcos (90)mgLsin . 摩擦力對(duì)物體所做的功為：WffLcos 180fLmgLcos . 彈力N對(duì)物體所做的功為： WNNLcos 900. 故各力的總功為：WWFWGWfWN FLmgLsin mgLcos ,解法二：物體受到的合力為： F合Fmgs

11、in fFmgsin mgcos 所以合力做的功為： WF合LFLmgLsin mgLcos .,達(dá)標(biāo)檢測(cè),1.(對(duì)功的理解)(多選)下列說(shuō)法中正確的是 A.功是矢量，正負(fù)表示其方向 B.功是標(biāo)量，正負(fù)表示的是外力對(duì)物體做功還是物體克服外力做功 C.力對(duì)物體做正功還是做負(fù)功取決于力和位移的方向關(guān)系 D.力對(duì)物體做的功總是在某過(guò)程中完成的，所以功是一個(gè)過(guò)程量,,解析功是標(biāo)量，正負(fù)表示的是外力對(duì)物體做功還是物體克服外力做功，A錯(cuò)誤，B正確； 力對(duì)物體做正功還是做負(fù)功取決于力和位移的方向關(guān)系，故C正確； 有力作用在物體上，物體在力的方向上移動(dòng)了一段距離，力對(duì)物體做的功總是在某過(guò)程中完成的，所以功是一

12、個(gè)過(guò)程量，故D正確.,答案,解析,1,2,3,4,,,2.(正負(fù)功的判斷)載人飛行包是一個(gè)單人低空飛行裝置，如圖8所示，其發(fā)動(dòng)機(jī)使用汽油作為燃料提供動(dòng)力，可以垂直起降，也可以快速前進(jìn)，若飛行包(包括人)在豎直勻速降落的過(guò)程中(空氣阻力不可忽略)，下列說(shuō)法正確的是 A.發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)飛行包做正功 B.飛行包的重力做負(fù)功 C.空氣阻力對(duì)飛行包做負(fù)功 D.飛行包的合力做負(fù)功,,答案,1,2,3,4,圖8,3.(功的計(jì)算)用水平恒力F作用于質(zhì)量為m的物體上，使之在光滑的水平面上沿力的方向移動(dòng)距離x，恒力F做功為W1；再用該恒力作用在質(zhì)量為2m的物體上，使之在粗糙的水平面上沿力的方向移動(dòng)同樣的距離x，恒力F做

13、功為W2，則兩次恒力做功的關(guān)系是 A.W1W2 B.W1