1、2追尋守恒量—能量功 物理必修二

第七章 機械能守恒定律1、2 追尋守恒量能量 功 “ “有一個事實，如果你愿意，也可以有一個事實，如果你愿意，也可以說是一條定律，支配著至今所知的一切自說是一條定律，支配著至今所知的一切自然現(xiàn)象然現(xiàn)象這條定律稱做這條定律稱做能量守恒定律能量守恒定律。它指出它指出: :某一個量，我們把它稱為能量，某一個量，我們把它稱為能量，在自然界經(jīng)歷的多種多樣的變化中它不變在自然界經(jīng)歷的多種多樣的變化中它不變化。那是一個最抽象的概念化。那是一個最抽象的概念” 諾貝爾物理學(xué)獎獲得者費恩曼諾貝爾物理學(xué)獎獲得者費恩曼能量無處不在能量無處不在一、伽利略斜面實驗一、伽利略斜面實驗小球小球“記得記得”原來的高度原來的高度 “有某一量是守恒的有某一量是守恒的”，這個量叫做能量，這個量叫做能量 相互作用相互作用的物體憑借其的物體憑借其位置而具有的位置而具有的能量。能量。勢勢能能二、能量二、能量動動能能物物體體由由于于運運動動而而具具有有的的能能量量A AB Bh hh h分析伽利略理想斜面實驗（斜面均光滑）分析伽利略理想斜面實驗（斜面均光滑） 階段階段物理量物理量下滾過程下滾過程上滾過程上滾過程高度（勢能）高度（勢能）速度（動能）速度（動能）逐漸減小逐漸減小逐漸增大逐漸增大逐漸增大逐漸增大逐漸減小逐漸減小三、動能與重力勢能的相互轉(zhuǎn)化三、動能與重力勢能的相互轉(zhuǎn)化單擺中的能量轉(zhuǎn)化單擺中的能量轉(zhuǎn)化水車水車 在物理變化的過程中，是否可能存在某一不變的在物理變化的過程中，是否可能存在某一不變的物理量呢？物理量呢？ 1. 1.可行性：物質(zhì)在運動變化過程中存在守恒量?？尚行裕何镔|(zhì)在運動變化過程中存在守恒量。 2.2.重要性：物質(zhì)在運動變化過程中都要滿足一定重要性：物質(zhì)在運動變化過程中都要滿足一定的守恒定律。的守恒定律。四、四、“追尋守恒量追尋守恒量”的意義的意義能量能量力力如果物體在力的作用下如果物體在力的作用下能量能量發(fā)生了發(fā)生了變化變化，那么這個力一，那么這個力一定對物體做了定對物體做了功功。木材在起重機的拉力作用下重力勢能增加了木材在起重機的拉力作用下重力勢能增加了握力器在手的壓力作用下彈性勢能增加了握力器在手的壓力作用下彈性勢能增加了 物體受到力的作用，并沿力的方向發(fā)生了一段位移，物體受到力的作用，并沿力的方向發(fā)生了一段位移，則該力對物體做了功。則該力對物體做了功。1.1.功的定義：功的定義：2.2.做功的兩個必要因素：做功的兩個必要因素：（1 1）作用在物體上的力）作用在物體上的力（2 2）物體在力的方向上發(fā)生了一段位移）物體在力的方向上發(fā)生了一段位移 吊環(huán)過程中支撐不動時，雖有力的作用，但沒有發(fā)吊環(huán)過程中支撐不動時，雖有力的作用，但沒有發(fā)生位移，因此力不做功。生位移，因此力不做功。lA AB B（1 1）當(dāng)）當(dāng)F F與與l同方向時同方向時: :l（2 2）當(dāng)）當(dāng)F F與與l不同方向時，不同方向時，W=W=？A AB BF F1 1F F2 2F F F FcosWFl3.3.功的計算公式：功的計算公式：WFlF FF F也可以對位移進行分解也可以對位移進行分解力對物體所做的功，等于力的大小、位移的大小、力和位移力對物體所做的功，等于力的大小、位移的大小、力和位移的夾角的余弦三者的乘積。的夾角的余弦三者的乘積。W:W:力對物體所做的功力對物體所做的功. .單位單位: :焦耳焦耳(J)(J)(標(biāo)量標(biāo)量1J=1Nm1J=1Nm ) )各符號的含義各符號的含義: :F:F:物體受到的力物體受到的力. .單位單位: :牛頓牛頓(N)(N)l: :物體發(fā)生的位移物體發(fā)生的位移. .單位單位: :米米(m)(m): :力和位移之間的夾角力和位移之間的夾角.0,180.0,180 cosFlW F F是作用在物體上的某個力（如是作用在物體上的某個力（如G G、N N、f f等），但等），但必為恒力必為恒力l是是F F的作用點相對于地面發(fā)生的位移的作用點相對于地面發(fā)生的位移 力對物體做的功只與力對物體做的功只與F F、l 、三者有關(guān)，與物三者有關(guān)，與物體的運動狀態(tài)等因素?zé)o關(guān)。體的運動狀態(tài)等因素?zé)o關(guān)。cosWFl（3 3）對公式）對公式 的理解：的理解：WFl五、正功和負功五、正功和負功1.1.當(dāng)當(dāng)0 0時，時，coscos1 1 ，2.2.當(dāng)當(dāng)9090時，時，W W0 0，力對物體不做功，力對物體不做功空空中中吊吊車車3.3.當(dāng)當(dāng)0 09090時，時，coscos0 0，W W0 0，力對物體做正功，力對物體做正功，該力為物體前進的動力。該力為物體前進的動力。吉尼斯世界紀(jì)錄吉尼斯世界紀(jì)錄 強人拉動強人拉動5050噸卡車噸卡車4.4.當(dāng)當(dāng)9090180180時，時，coscos0 0，W W0 0，力對物體做，力對物體做負功，該力成為物體前進的阻力，往往說成負功，該力成為物體前進的阻力，往往說成“物體克服物體克服某力做功某力做功”。 提醒：提醒：1.1.功的正負不表示方向功的正負不表示方向, ,即功不是矢量即功不是矢量, ,而是標(biāo)量而是標(biāo)量. .2.2.當(dāng)力當(dāng)力F F做正功時做正功時, ,說明說明F F的作用是促進物體的運動的作用是促進物體的運動( (動力動力);); 當(dāng)力當(dāng)力F F做負功時做負功時, ,說明說明F F的作用是阻礙物體的運動的作用是阻礙物體的運動( (阻力阻力).). 做負功時做負功時, ,可表述為可表述為: :物體克服這個力做功物體克服這個力做功. .蜘蛛俠擋火車蜘蛛俠擋火車六、幾個力做功的計算六、幾個力做功的計算 如圖，一個物體在拉力如圖，一個物體在拉力F F的作用下，水平向右移動的的作用下，水平向右移動的位移為位移為s s，求各個力對物體做的功是多少；各個力對物體所，求各個力對物體做的功是多少；各個力對物體所做功的代數(shù)和是多少；物體所受的合力是多少；合力所做做功的代數(shù)和是多少；物體所受的合力是多少；合力所做的功是多少？的功是多少？F FF FN Nf fG Gs s解：解：重力和支持力不做功，因為它們和位移的夾角為重力和支持力不做功，因為它們和位移的夾角為9090；F F所做的功為：所做的功為：W W1 1FscosFscos，滑動摩擦力滑動摩擦力f f所做的功為：所做的功為：W W2 2fscos180fscos180fsfs，各個力對物體所做功的代數(shù)和為：各個力對物體所做功的代數(shù)和為：W=WW=W1 1+W+W2 2=(Fcos=(Fcosf f）s s，根據(jù)正交分解法求得物體所受的合力，根據(jù)正交分解法求得物體所受的合力，F(xiàn) F合合=Fcos=Fcosf f，合力方向向右，與位移同向；，合力方向向右，與位移同向；合力所做的功為：合力所做的功為：W WF F合合scos0scos0（FcosFcosf f）s s。 當(dāng)物體在幾個力的共同作用下發(fā)生一段位移時，這當(dāng)物體在幾個力的共同作用下發(fā)生一段位移時，這幾個力對物體所做的總功可以用什么方法來求解？幾個力對物體所做的總功可以用什么方法來求解？求出各個力所做的功，則總功等于各個力所做功的求出各個力所做的功，則總功等于各個力所做功的代數(shù)和。代數(shù)和。求出各個力的合力，則總功等于合力所做的功。求出各個力的合力，則總功等于合力所做的功。cos總lFW合321WWWW總（ 為合力與位移方向的夾角）為合力與位移方向的夾角）（W W自身含有符號）自身含有符號）1.1.諾貝爾物理獎獲得者費恩曼曾說：諾貝爾物理獎獲得者費恩曼曾說：“有一個事實，有一個事實，如果你愿意也可以說是一條定律，支配著至今所知的如果你愿意也可以說是一條定律，支配著至今所知的一切現(xiàn)象一切現(xiàn)象”這條定律就是（這條定律就是（ ）A.A.牛頓第一定律牛頓第一定律 B.B.牛頓第二定律牛頓第二定律C.C.牛頓第三定律牛頓第三定律 D.D.能量守恒定律能量守恒定律D D2.2.下列實例中下列實例中, ,動能轉(zhuǎn)化為勢能的是動能轉(zhuǎn)化為勢能的是 ( ) ( ) A. A. 豎直上拋的正在上升的小球豎直上拋的正在上升的小球B. B. 上緊發(fā)條的玩具汽車正在行駛時上緊發(fā)條的玩具汽車正在行駛時C. C. 從高處下落的石塊從高處下落的石塊D. D. 從斜槽上滾下的小球從斜槽上滾下的小球A A3.3.如果我們把相互作用的物體憑借其位置而具有的能量叫做勢如果我們把相互作用的物體憑借其位置而具有的能量叫做勢能，把物體由于運動而具有的能量叫做動能能，把物體由于運動而具有的能量叫做動能, ,那么那么, ,伽利略的斜伽利略的斜面實驗可以給我們一個啟示面實驗可以給我們一個啟示, ,關(guān)于這個啟示正確的是（關(guān)于這個啟示正確的是（ ）小球在斜面小球在斜面A A上運動時上運動時, ,小球離地面的高度減小小球離地面的高度減小, ,速度增加速度增加, ,小球的速度是由高度轉(zhuǎn)變而來的小球的速度是由高度轉(zhuǎn)變而來的小球在斜面小球在斜面B B上運動時上運動時, ,小球離地面的高度增加小球離地面的高度增加, ,速度減小速度減小, ,小球的高度是由速度轉(zhuǎn)變而來的小球的高度是由速度轉(zhuǎn)變而來的小球在斜面小球在斜面A A上運動時上運動時, ,小球離地面的高度減小小球離地面的高度減小, ,速度增加速度增加, ,小球的動能是由勢能轉(zhuǎn)化而來的小球的動能是由勢能轉(zhuǎn)化而來的小球在斜面小球在斜面B B上運動時上運動時, ,小球離地面的高度增加小球離地面的高度增加, ,速度減小速度減小, ,小球的勢能是由動能轉(zhuǎn)化而來的小球的勢能是由動能轉(zhuǎn)化而來的A.A. B. B. C. C. D. D.B B4.4.（20122012廈門高一檢測）下列關(guān)于功的說法中，正確的廈門高一檢測）下列關(guān)于功的說法中，正確的是（是（ ）A.A.力對物體做的功多，說明物體的位移一定大力對物體做的功多，說明物體的位移一定大B.B.力對物體不做功，說明物體一定沒發(fā)生位移力對物體不做功，說明物體一定沒發(fā)生位移C.C.力對物體做負功，也可以說物體克服阻力做功力對物體做負功，也可以說物體克服阻力做功D.D.外力對物體做功的代數(shù)和等于物體所受合外力做的功外力對物體做功的代數(shù)和等于物體所受合外力做的功CDCD 5.5.（20122012長春高一檢測）長春高一檢測）如圖所示，木塊如圖所示，木塊A A、B B疊放在光疊放在光滑水平面上，滑水平面上，A A、B B之間不光滑，用水平力之間不光滑，用水平力F F拉拉B B，使，使A A、B B一一起沿光滑水平面加速運動，設(shè)起沿光滑水平面加速運動，設(shè)A A對對B B的摩擦力為的摩擦力為F F1 1，B B對對A A的的摩擦力為摩擦力為F F2 2，則以下說法正確的是（，則以下說法正確的是（ ）A.FA.F1 1對對B B做正功，做正功，F(xiàn) F2 2對對A A不做功不做功B.FB.F1 1對對B B做負功，做負功，F(xiàn) F2 2對對A A做正功做正功C.FC.F2 2對對A A做正功，做正功，F(xiàn) F1 1對對B B不做功不做功D.FD.F2 2對對A A不做功，不做功，F(xiàn) F1 1對對A A做正功做正功B B A AB BC CA.WA.W1 1=W=W2 2 B.W B.W1 1WW2 2 C.WC.W1 1WW2 2 D. D.不能確定不能確定6.6.一個人先后用同樣大小的力沿水平方向拉木箱，使木箱分一個人先后用同樣大小的力沿水平方向拉木箱，使木箱分別在光滑和粗糙兩種不同的水平地面上前進相同的距離。拉別在光滑和粗糙兩種不同的水平地面上前進相同的距離。拉力力F F做的功分別為做的功分別為W W1 1和和W W2 2 ，則，則W W1 1和和W W2 2的關(guān)系是（的關(guān)系是（ ）A A7.7.質(zhì)量為質(zhì)量為m m的物體沿傾角為的物體沿傾角為的斜面勻速滑下，在通過位移的斜面勻速滑下，在通過位移s s的過程中的過程中( () )A.A.重力對物體做功重力對物體做功mgsmgsB.B.重力對物體做功重力對物體做功mgssinmgssin C.C.支持力對物體做功支持力對物體做功mgscosmgscos D.D.摩擦力對物體做正功，大小為摩擦力對物體做正功，大小為mgssinmgssin B B8.8.把一個物體豎直向上拋出去，該物體上升的最大高度把一個物體豎直向上拋出去，該物體上升的最大高度是是h h，若物體的質(zhì)量為，若物體的質(zhì)量為m m，所受的空氣阻力恒為，所受的空氣阻力恒為f, f, 則在則在物體從被拋出到落回地面的全過程中（）物體從被拋出到落回地面的全過程中（）A.A.重力所做的功為零重力所做的功為零 B.B.重力所做的功為重力所做的功為2mgh2mghC.C.空氣阻力做的功為零空氣阻力做的功為零 D.D.空氣阻力做的功為空氣阻力做的功為-2fh-2fhADAD一、能量一、能量 1.1.勢能：相互作用的物體憑借其位置而具有的能量。勢能：相互作用的物體憑借其位置而具有的能量。 2.2.動能：物體由于運動而具有的能量。動能：物體由于運動而具有的能量。二、做功的兩個必要因素二、做功的兩個必要因素 1.1.作用在物體上的力作用在物體上的力 2.2.物體在力的方向上發(fā)生一段位移物體在力的方向上發(fā)生一段位移三、功的一般計算公式：三、功的一般計算公式： cosWFl（ 為為F F與與l 的夾角）的夾角）四、功的正負的物理意義：四、功的正負的物理意義： 力對物體做正功，該力成為物體運動的動力力對物體做正功，該力成為物體運動的動力 力對物體做負功，該力成為物體運動的阻力力對物體做負功，該力成為物體運動的阻力五、總功的求法五、總功的求法 1.1.先求每一個力所做的功，再求它們的代數(shù)和；先求每一個力所做的功，再求它們的代數(shù)和； 2.2.先求合力，再求合力所做的功。先求合力，再求合力所做的功。 若有不當(dāng)之處，請指正，謝謝！若有不當(dāng)之處，請指正，謝謝！