高中物理 第七章 機(jī)械能守恒定律 第一、二節(jié) 追尋守恒量能、功課件 新人教版必修2

第七章機(jī)械能守恒定律第七章機(jī)械能守恒定律第一節(jié)追尋守恒量第一節(jié)追尋守恒量能量能量第二節(jié)功第二節(jié)功第七章機(jī)械能守恒定律第七章機(jī)械能守恒定律學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解能量、勢(shì)能、動(dòng)能、功的概念及其物理意理解能量、勢(shì)能、動(dòng)能、功的概念及其物理意義，理解功是能量轉(zhuǎn)化的量度，知道不同形式的能量之間可義，理解功是能量轉(zhuǎn)化的量度，知道不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化以相互轉(zhuǎn)化2.知道正功、負(fù)功的概念，能利用功的一般知道正功、負(fù)功的概念，能利用功的一般公式進(jìn)行計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算3.理解總功的概念，會(huì)計(jì)算外力對(duì)物體所理解總功的概念，會(huì)計(jì)算外力對(duì)物體所做的總功做的總功第七章機(jī)械能守恒定律第七章機(jī)械能守恒定律一、追尋守恒量一、追尋守恒量(閱讀教材閱讀教材P55P56)1能量：能量：伽利略實(shí)驗(yàn)表明：小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，伽利略實(shí)驗(yàn)表明：小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，“有某一量有某一量是守恒的是守恒的”，這個(gè)量就是，這個(gè)量就是_2動(dòng)能和勢(shì)能動(dòng)能和勢(shì)能(1)動(dòng)能：物體由于動(dòng)能：物體由于_而具有的能量而具有的能量(2)勢(shì)能：相互作用的物體憑借其勢(shì)能：相互作用的物體憑借其_而具有的能量而具有的能量能量能量運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)位置位置拓展延伸拓展延伸 (解疑難解疑難)1能量是一個(gè)狀態(tài)量，是描述物質(zhì)能量是一個(gè)狀態(tài)量，是描述物質(zhì)(或系統(tǒng)或系統(tǒng))運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的一個(gè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的一個(gè)物理量物理量2自然界中物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)是多種多樣的，相對(duì)于各種不同的運(yùn)自然界中物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)是多種多樣的，相對(duì)于各種不同的運(yùn)動(dòng)形式有各種不同形式的能量動(dòng)形式有各種不同形式的能量3各種不同形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化，并且在轉(zhuǎn)化過(guò)程中，各種不同形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化，并且在轉(zhuǎn)化過(guò)程中，能量的總量是守恒的在伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)中，小球的動(dòng)能量的總量是守恒的在伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)中，小球的動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化1.在伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)中，如果空氣阻力和摩擦阻力不能忽在伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)中，如果空氣阻力和摩擦阻力不能忽略不計(jì)，則下列說(shuō)法正確的是略不計(jì)，則下列說(shuō)法正確的是()A動(dòng)能和勢(shì)能之和仍然守恒動(dòng)能和勢(shì)能之和仍然守恒B動(dòng)能和勢(shì)能之和將增大動(dòng)能和勢(shì)能之和將增大C動(dòng)能和勢(shì)能之和將逐漸減小，但總能量還是守恒的動(dòng)能和勢(shì)能之和將逐漸減小，但總能量還是守恒的D以上說(shuō)法均不正確以上說(shuō)法均不正確C二、功二、功(閱讀教材閱讀教材P57P58)1定義：定義：一個(gè)物體受到力的作用，并在一個(gè)物體受到力的作用，并在_上發(fā)生了上發(fā)生了一段位移，這個(gè)力就對(duì)物體做了功一段位移，這個(gè)力就對(duì)物體做了功2公式：公式：W_，其中，其中F、l、分別為分別為_(kāi)、位移的大小和力與位移方向的夾角位移的大小和力與位移方向的夾角3單位：?jiǎn)挝唬篲，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱_，符號(hào)是，符號(hào)是 _. .力的方向力的方向Flcos力的大小力的大小焦耳焦耳焦焦J J拓展延伸拓展延伸 (解疑難解疑難)1式中式中F一定是恒力若是變力，中學(xué)階段一般不用上式求一定是恒力若是變力，中學(xué)階段一般不用上式求功式中的功式中的l是力的作用點(diǎn)的位移，也是物體對(duì)地的位移是力的作用點(diǎn)的位移，也是物體對(duì)地的位移2.做功的兩個(gè)必要因素做功的兩個(gè)必要因素:力和物體在力的方向上發(fā)生的位移力和物體在力的方向上發(fā)生的位移兩個(gè)因素對(duì)于功而言缺一不可，因?yàn)橛辛Σ灰欢ㄓ形灰?，有兩個(gè)因素對(duì)于功而言缺一不可，因?yàn)橛辛Σ灰欢ㄓ形灰?，有位移也不一定有力并且位移是在力的方向上的位移，力是位移也不一定有力并且位移是在力的方向上的位移，力是在位移方向上的力，力才能做功如物體在光滑水平面上運(yùn)在位移方向上的力，力才能做功如物體在光滑水平面上運(yùn)動(dòng)，重力和彈力的方向與位移的方向垂直，這兩個(gè)力并不做動(dòng)，重力和彈力的方向與位移的方向垂直，這兩個(gè)力并不做功功3力對(duì)物體做功與一段運(yùn)動(dòng)過(guò)程相聯(lián)系，功是描述力對(duì)空間力對(duì)物體做功與一段運(yùn)動(dòng)過(guò)程相聯(lián)系，功是描述力對(duì)空間累積效果的物理量，是過(guò)程量累積效果的物理量，是過(guò)程量2.(1)物體做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力對(duì)物體一定做功物體做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力對(duì)物體一定做功()(2)行星圍繞太陽(yáng)在圓軌道上運(yùn)行時(shí)，引力對(duì)行星一定做功行星圍繞太陽(yáng)在圓軌道上運(yùn)行時(shí)，引力對(duì)行星一定做功()(3)汽車沿斜坡向上加速行駛時(shí)，牽引力對(duì)汽車一定做功汽車沿斜坡向上加速行駛時(shí)，牽引力對(duì)汽車一定做功()2總功總功當(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)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：力對(duì)物體所做的總功等于：(1)各個(gè)分力分別對(duì)物體所做功的各個(gè)分力分別對(duì)物體所做功的_(2)幾個(gè)力的幾個(gè)力的_對(duì)物體所做的功對(duì)物體所做的功0正正負(fù)負(fù)代數(shù)和代數(shù)和合力合力拓展延伸拓展延伸 (解疑難解疑難)1功是標(biāo)量，功的正負(fù)既不表示方向，也不表示大小從動(dòng)功是標(biāo)量，功的正負(fù)既不表示方向，也不表示大小從動(dòng)力學(xué)角度來(lái)看，正、負(fù)功只表示是動(dòng)力做功還是阻力做功；力學(xué)角度來(lái)看，正、負(fù)功只表示是動(dòng)力做功還是阻力做功；從能量角度來(lái)看，做正功是向物體提供能量，做負(fù)功是物體從能量角度來(lái)看，做正功是向物體提供能量，做負(fù)功是物體向外輸出能量向外輸出能量2比較功的大小，只看功數(shù)值的絕對(duì)值比較功的大小，只看功數(shù)值的絕對(duì)值3.(1)力力F1做功做功10J，力，力F2做功做功20J,則則F1比比F2做功多做功多()(2)作用在同一物體上的兩個(gè)力，一個(gè)做正功一個(gè)做負(fù)功，則作用在同一物體上的兩個(gè)力，一個(gè)做正功一個(gè)做負(fù)功，則二力一定反向二力一定反向()(3)功有正負(fù)，說(shuō)明功是矢量，因此總功是所有外力做功的矢功有正負(fù)，說(shuō)明功是矢量，因此總功是所有外力做功的矢量和量和()判斷力是否做功及做功正負(fù)的方法判斷力是否做功及做功正負(fù)的方法(1)看力看力F的方向與位移的方向與位移l的方向間的夾角的方向間的夾角常用于恒力做常用于恒力做功的情形功的情形(2)看力看力F的方向與速度的方向與速度v的方向間的夾角的方向間的夾角常用于曲線運(yùn)常用于曲線運(yùn)動(dòng)的情形動(dòng)的情形若若為銳角則做正功，若為銳角則做正功，若為直角則不做功，若為直角則不做功，若為鈍角則做為鈍角則做負(fù)功負(fù)功對(duì)做功情況的判斷對(duì)做功情況的判斷(自選例題，啟迪思維自選例題，啟迪思維)1.(2015惠安高一檢測(cè)惠安高一檢測(cè))質(zhì)量為質(zhì)量為m的物體靜止在傾角為的物體靜止在傾角為的斜面的斜面上，斜面沿水平方向向右勻速移動(dòng)了距離上，斜面沿水平方向向右勻速移動(dòng)了距離s，如圖所示，物體，如圖所示，物體相對(duì)斜面靜止則下列說(shuō)法中不正確的是相對(duì)斜面靜止則下列說(shuō)法中不正確的是()A重力對(duì)物體做正功重力對(duì)物體做正功B合力對(duì)物體做功為零合力對(duì)物體做功為零C摩擦力對(duì)物體做負(fù)功摩擦力對(duì)物體做負(fù)功D支持力對(duì)物體做正功支持力對(duì)物體做正功A思路探究思路探究(1)物體相對(duì)斜面靜止，對(duì)地的位移是物體相對(duì)斜面靜止，對(duì)地的位移是_(2)重力與物體的位移的夾角為重力與物體的位移的夾角為_(kāi)，物體受的合力是，物體受的合力是_(3)摩擦力的方向是摩擦力的方向是_，與位移的夾角為，與位移的夾角為_(kāi)(4)支持力的方向是支持力的方向是_，與位移的夾角為，與位移的夾角為_(kāi)2.一人乘電梯從一人乘電梯從1樓到樓到20樓，在此過(guò)程中經(jīng)歷了先加速、后勻樓，在此過(guò)程中經(jīng)歷了先加速、后勻速、再減速的運(yùn)動(dòng)過(guò)程速、再減速的運(yùn)動(dòng)過(guò)程,則電梯支持力對(duì)人做功情況是則電梯支持力對(duì)人做功情況是()A加速時(shí)做正功，勻速時(shí)不做功，減速時(shí)做負(fù)功加速時(shí)做正功，勻速時(shí)不做功，減速時(shí)做負(fù)功B加速時(shí)做正功，勻速和減速時(shí)做負(fù)功加速時(shí)做正功，勻速和減速時(shí)做負(fù)功C加速和勻速時(shí)做正功，減速時(shí)做負(fù)功加速和勻速時(shí)做正功，減速時(shí)做負(fù)功D始終做正功始終做正功解析解析要判斷功的正負(fù)，可根據(jù)公式要判斷功的正負(fù)，可根據(jù)公式WFlcos中力和位中力和位移的夾角移的夾角來(lái)判斷在加速、勻速、減速的過(guò)程中，支持力與來(lái)判斷在加速、勻速、減速的過(guò)程中，支持力與人的位移方向始終相同，所以支持力始終對(duì)人做正功人的位移方向始終相同，所以支持力始終對(duì)人做正功D3.如圖所示，在加速向左運(yùn)動(dòng)的車廂中，一人用力向左推車如圖所示，在加速向左運(yùn)動(dòng)的車廂中，一人用力向左推車廂廂(人與車廂始終保持相對(duì)靜止人與車廂始終保持相對(duì)靜止)，則下列說(shuō)法正確的是，則下列說(shuō)法正確的是()A人對(duì)車廂做正功人對(duì)車廂做正功B車廂對(duì)人做負(fù)功車廂對(duì)人做負(fù)功C人對(duì)車廂做負(fù)功人對(duì)車廂做負(fù)功D車廂對(duì)人做正功車廂對(duì)人做正功CD1恒力做功的求法恒力做功的求法一個(gè)恒力一個(gè)恒力F對(duì)物體做功對(duì)物體做功WFlcos有兩種處理方法：有兩種處理方法：(1)W等于力等于力F乘以物體在力乘以物體在力F方向上的分位移方向上的分位移lcos，即物體，即物體的位移分解為沿的位移分解為沿F方向上和垂直于方向上和垂直于F方向上的兩個(gè)分位移方向上的兩個(gè)分位移l1和和l2，則，則F做的功做的功WFl1Flcos.(2)W等于力等于力F在位移在位移l方向上的分力方向上的分力Fcos乘以物體的位移乘以物體的位移l，即將力即將力F分解為沿分解為沿l方向上和垂直于方向上和垂直于l方向上的兩個(gè)分力方向上的兩個(gè)分力F1和和F2，則，則F做的功做的功WF1lFcosl.恒力做功的分析與計(jì)算恒力做功的分析與計(jì)算2計(jì)算恒力做功的基本步驟計(jì)算恒力做功的基本步驟(1)找出該力的大小找出該力的大小(2)找出物體相對(duì)于地面的位移找出物體相對(duì)于地面的位移(3)找出該力與位移間的夾角找出該力與位移間的夾角(4)代入功的公式代入功的公式WFlcos.(自選例題，啟迪思維自選例題，啟迪思維)1.如圖所示，用一個(gè)與水平方向成如圖所示，用一個(gè)與水平方向成37、大小為、大小為60N的的力力F拉著雪橇沿水平地面從靜止開(kāi)始以拉著雪橇沿水平地面從靜止開(kāi)始以a0.5m/s2的加速度的加速度做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，已知雪橇的質(zhì)量為做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，已知雪橇的質(zhì)量為20kg，求，求2s內(nèi)雪橇內(nèi)雪橇上各力做的功分別是多少？合力做的功是多少？上各力做的功分別是多少？合力做的功是多少？思路探究思路探究答案答案重力和支持力做功為零拉力做功重力和支持力做功為零拉力做功48J摩擦力做功摩擦力做功38J合力做功合力做功10J2.如圖所示，木塊如圖所示，木塊A放在木板放在木板B的左上端，用恒力的左上端，用恒力F將將A拉至拉至B的右端第一次將的右端第一次將B固定在地面上，固定在地面上，F(xiàn)做的功為做的功為W1；第二次讓；第二次讓B可以在光滑的地面上自由滑動(dòng)，可以在光滑的地面上自由滑動(dòng)，F(xiàn)做的功為做的功為W2.比較兩次做比較兩次做功，應(yīng)有功，應(yīng)有()AW1W2D無(wú)法比較無(wú)法比較A解析解析木板不固定時(shí)，木塊相對(duì)于地面的位移要比固定時(shí)木板不固定時(shí)，木塊相對(duì)于地面的位移要比固定時(shí)長(zhǎng)，而恒力長(zhǎng)，而恒力F相同，由功的計(jì)算公式相同，由功的計(jì)算公式WFlcos得知，得知，W1W2.故選項(xiàng)故選項(xiàng)A正確正確規(guī)律總結(jié)規(guī)律總結(jié)計(jì)算恒力做功要注意的三個(gè)問(wèn)題計(jì)算恒力做功要注意的三個(gè)問(wèn)題(1)某力對(duì)物體做功只跟這個(gè)力在這個(gè)力的方向上的位移以及某力對(duì)物體做功只跟這個(gè)力在這個(gè)力的方向上的位移以及力與位移間的夾角有關(guān)，跟物體是否還受其他力的作用無(wú)力與位移間的夾角有關(guān)，跟物體是否還受其他力的作用無(wú)關(guān)關(guān)(2)力力F與位移與位移l必須具有同時(shí)性，即必須具有同時(shí)性，即l必須是力必須是力F作用過(guò)程中的作用過(guò)程中的位移位移(3)計(jì)算功時(shí)一定要明確在哪段位移過(guò)程中對(duì)哪個(gè)物體做的計(jì)算功時(shí)一定要明確在哪段位移過(guò)程中對(duì)哪個(gè)物體做的功功典型問(wèn)題典型問(wèn)題摩擦力做功問(wèn)題摩擦力做功問(wèn)題1摩擦力做功情況的分析摩擦力做功情況的分析(1)靜止的物體受到滑動(dòng)摩擦力或靜摩擦力時(shí)，摩擦力對(duì)該物靜止的物體受到滑動(dòng)摩擦力或靜摩擦力時(shí)，摩擦力對(duì)該物體不做功體不做功(2)運(yùn)動(dòng)的物體受到滑動(dòng)摩擦力或靜摩擦力時(shí)，若摩擦力的方運(yùn)動(dòng)的物體受到滑動(dòng)摩擦力或靜摩擦力時(shí)，若摩擦力的方向與運(yùn)動(dòng)方向相反，則摩擦力做負(fù)功，該摩擦力就是阻力；向與運(yùn)動(dòng)方向相反，則摩擦力做負(fù)功，該摩擦力就是阻力；若摩擦力的方向與運(yùn)動(dòng)方向相同，則摩擦力做正功，該摩擦若摩擦力的方向與運(yùn)動(dòng)方向相同，則摩擦力做正功，該摩擦力就是動(dòng)力力就是動(dòng)力總之，摩擦力既可能做負(fù)功總之，摩擦力既可能做負(fù)功,也可能做正功，還可能不做功也可能做正功，還可能不做功2一對(duì)相互作用的靜摩擦力做功的代數(shù)和為零，而一對(duì)相互一對(duì)相互作用的靜摩擦力做功的代數(shù)和為零，而一對(duì)相互作用的滑動(dòng)摩擦力做功的代數(shù)和不為零作用的滑動(dòng)摩擦力做功的代數(shù)和不為零范例范例質(zhì)量為質(zhì)量為M的木板放在光滑的水平面上，一個(gè)質(zhì)量為的木板放在光滑的水平面上，一個(gè)質(zhì)量為m的滑塊的滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn)可視為質(zhì)點(diǎn))，以某一速度沿木板上表面從木板的左，以某一速度沿木板上表面從木板的左端滑至右端時(shí)，兩者恰好達(dá)到同樣的速度而相對(duì)靜止已知端滑至右端時(shí)，兩者恰好達(dá)到同樣的速度而相對(duì)靜止已知木板長(zhǎng)為木板長(zhǎng)為L(zhǎng)，滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，在這一過(guò)程，在這一過(guò)程中，木板沿水平面前進(jìn)了距離中，木板沿水平面前進(jìn)了距離l，求：，求：(1)摩擦力對(duì)滑塊所做的功；摩擦力對(duì)滑塊所做的功；(2)摩擦力對(duì)木板所做的功；摩擦力對(duì)木板所做的功；(3)這一對(duì)摩擦力做功的代數(shù)和為多大？這一對(duì)摩擦力做功的代數(shù)和為多大？思路分析思路分析滑塊沖上木板后，因受到向左的摩擦力而減滑塊沖上木板后，因受到向左的摩擦力而減速，而木板因受到向右的摩擦力而加速，直至滑塊和木板獲速，而木板因受到向右的摩擦力而加速，直至滑塊和木板獲得共同的速度，此后兩者不再受摩擦力而一起勻速運(yùn)動(dòng)兩得共同的速度，此后兩者不再受摩擦力而一起勻速運(yùn)動(dòng)兩物體的運(yùn)動(dòng)情景如圖所示物體的運(yùn)動(dòng)情景如圖所示答案答案(1)mg(lL)(2)mgl(3)mgL感悟提升感悟提升(1)物體的位移是指對(duì)地的位移物體的位移是指對(duì)地的位移(2)摩擦力做功問(wèn)題，常涉及兩個(gè)物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，要注意兩摩擦力做功問(wèn)題，常涉及兩個(gè)物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，要注意兩物體的位移關(guān)系物體的位移關(guān)系C