2019-2020年高中物理魯科版必修2教學案：第一章 第2節(jié) 功和能(含解析).doc
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2019-2020年高中物理魯科版必修2教學案：第一章 第2節(jié) 功和能(含解析) 1．使用任何機械時，動力對機械所做的功總是等于機械克服阻力所做的功，即W動＝W阻＝W有用＋W額外。 2．使用任何機械都不能省功，做一定量的功時，要省力就要增大做功的位移，而減小做功時的位移就要多用力，實際上使用任何機械都費功。 3．做功的過程總是伴隨著能量的轉化，功是能量轉化的量度，做多少功就會有多少能量發(fā)生轉化。 一、機械功的原理 1．輸入功、輸出功和損失功 輸入功 動力對機械所做的功W動，也就是W總 輸出功 克服有用阻力所做的功，即W有用 損失功 克服額外阻力所做的額外功，即W額外 三者關系 W動＝W阻＝W有用＋W額外 或W輸入＝W輸出＋W損失 2．機械功原理 使用任何機械時，動力對機械所做的功總是等于機械克服阻力所做的功。也就是說，使用任何機械都不省功。 二、做功和能的轉化 1．能量 表示一個物體具有對其他物體做功的本領。 2．功能關系 做功的過程就是能量轉化的過程，做了多少功，就有多少能量發(fā)生了轉化，因此，功是能量轉化的量度。 3．機械的作用 人在使用機械做功時，做功的機械是將能量從一個物體傳遞或轉移到另一個物體，或將能量從一種形式轉化為另一種形式。 1．自主思考——判一判 (1)使用某一機械時，我們可以做到既省力又省位移。() (2)使用任何機械都不能省功(√) (3)在高山上修盤山路是為了美觀，讓汽車多走路。() (4)能夠對外做功的物體具有能量。(√) (5)機械能夠對外做功是因為機械能夠產(chǎn)生能量。() (6)能量的轉化并不一定需要做功來完成。() 2．合作探究——議一議 (1)xx年10月25日，舉行的F1汽車大獎賽上，某賽車如圖121所示，試分析在賽車加速階段和勻速運動階段能量轉化的情況。 圖121 提示：賽車加速階段，化學能轉化為動能和內(nèi)能，在賽車勻速運動階段，化學能轉化為內(nèi)能。 (2)裝卸工人若將重物搬運到車上，通常采用下列方法： ①用繩沿豎直方向勻速提拉重物放到車上。 ②沿豎直方向勻速搬起，舉高放到車上。 ③利用光滑斜面將重物推上車。 圖122 比較上述方法中，工人所用的動力是否一樣？動力做的功是否一樣？重物的重力所做的功是否一樣？ 提示：①②兩種方法中的動力一樣，大于第③種方法中的動力，由功的公式可知，三種方法中動力做的功相等；重物的重力及在重力方向的位移相等，所以三種方法重物的重力所做的功一樣多。 對機械功原理的理解 1．不能省功的含義 “不省功”是功的原理的核心。“不省功”有兩層含義： (1)等于(即理想機械)，是指使用機械做的功與不使用機械而直接用手所做的功是相等的。 (2)大于，即費功(即非理想機械)，是指使用機械做的功比不使用機械而直接用手所做的功多。事實上，使用非理想機械時必然存在無用阻力，它對完成工作沒有意義，所以又把它叫做無用功或額外功。做功的目的是克服有用阻力而做功，所以這一部分功是有意義的，稱為有用功。使用任何機械時，動力對機械所做的功等于機械克服阻力所做的功。這里克服的阻力是指克服所有的阻力，包括有用阻力和無用阻力(或額外阻力)。 2．機械在生活中的應用 (1)省力機械：千斤頂、螺絲刀、斜面、鉗子、扳手、開瓶器等。 (2)省位移的機械：自行車、理發(fā)剪、筷子、魚竿等。 (3)不省力也不省位移，只改變工作方式的機械：定滑輪、等臂杠桿等。 [典例] 如圖123所示，通過一個定滑輪和一個動滑輪組成的滑輪組，將一重物勻速提高2 m，已知重物的質量為100 kg，動滑輪自身的質量為1 kg，繩的質量和摩擦均不計，(g取10 m/s2)求： 圖123 (1)人的拉力及拉力做的功； (2)該機械的有用功和額外功。 [思路點撥] (1)將重物和動滑輪看成一個整體，再進行受力分析。 (2)一定要分清該機械的有用功和額外功之后，再進行計算。 [解析] (1)由題意知，動滑輪和重物的整體受力平衡，而整體向上的方向有三根繩子承擔，即3F＝G1＋G2＝1 010 N 所以人的拉力F＝ N≈336.7 N 要使重物升高2 m，繩的作用點的位移s＝3h＝6 m。 拉力做的功WF＝Fs＝2 020 J。 (2)利用該機械是為了將重物提升2 m。 所以有用功為W有用＝G1h＝1 0002 J＝2 000 J 而提升過程中，克服動滑輪的重力做功是不可避免的，這是額外的，所以額外功W額外＝G2h＝102 J＝20 J。 [答案] (1)336.7 N 2 020 J (2)2 000 J 20 J 應用機械功的原理解題應注意的問題 (1)通過對研究對象的受力分析，確定動力和阻力，區(qū)分有用阻力和無用阻力(或額外 阻力)。 (2)通過過程的分析或效果的分析確定各力作用下的位移。 (3)根據(jù)功的定義式求解各力所做的功，根據(jù)機械功的原理列方程求解。 1.將同一個物體G分別沿光滑斜面由B、C勻速提升到A，如圖124所示。若沿斜面拉動的力分別為FB、FC，該過程中拉力做功分別為WB、WC。則它們的大小關系是( ) 圖124 A．WB>WC，F(xiàn)B
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