高中物理 7_2 功導(dǎo)學(xué)案 新人教版必修2

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7.2功 學(xué)習(xí)目標(biāo) 知識(shí)與技能：1、理解功的概念，以及正功、負(fù)功的物理意義，能利用功的一般公式進(jìn)行功的計(jì)算 2、理解總功，分力做功與合力做功的求法 3、理解功是能量轉(zhuǎn)化的量度，并能舉例說(shuō)有 過(guò)程與方法 1、能從現(xiàn)實(shí)生活中發(fā)現(xiàn)與功有關(guān)的問(wèn)題 2、體會(huì)科學(xué)研究方法對(duì)人類認(rèn)識(shí)自然的重要作用 3、能運(yùn)用功的概念解決一些與生產(chǎn)的生活相關(guān)的實(shí)際問(wèn)題 情感態(tài)度與價(jià)值觀 有參與科技活動(dòng)的熱情，有將功的知識(shí)應(yīng)用于生活和生產(chǎn)實(shí)際的意識(shí)，勇于控究與日常生活有關(guān)的物理學(xué)問(wèn)題 學(xué)習(xí)重點(diǎn) 理解功的概念及正、負(fù)功的意義 學(xué)習(xí)難點(diǎn) 利用功的定義解決有關(guān)問(wèn)題 預(yù)習(xí)案 一、知識(shí)回顧 1、相互作用的物體憑借其 位置 而具有的能量叫做勢(shì)能。物體由于 運(yùn)動(dòng) 而具有的能量叫做動(dòng)能。 2、在伽利略的實(shí)驗(yàn)中小球的 動(dòng)能 和 勢(shì)能 可以相互轉(zhuǎn)化。 二、新課預(yù)習(xí) 1、功 （1）功和能的關(guān)系：如果物體在力的作用下能量發(fā)生變化，那么這個(gè)力一定對(duì)物體做了 功 。 （2）一個(gè)物體受到力的作用，并在 力的方向上 發(fā)生了一段位移，就說(shuō)這個(gè)力對(duì)物體做了功。 （3）做功的兩個(gè)不可缺少的因素：力和物體在 力的方向上 上發(fā)生的 一段位移 。 （4）如果力的方向與位移的方向一致，功等于力的大小與位移大小的乘積，公式是 W= Fs 。 如果力與位移之間成角時(shí)，可以把力分解為兩個(gè)力：與位移方向 在一條直線 上 的力，與位移方向 垂直 的力。設(shè)物體在在力下發(fā)生的位移的大小為，則力對(duì)物體所做的功= FL ，即力對(duì)物體所做的功，等于 力與在力的方向上發(fā)生的位移的乘積 。 （5）功的單位是 焦耳 ，簡(jiǎn)稱 焦 ，符號(hào)是 J ，功是標(biāo)量。 2、正功與負(fù)功 （1）根據(jù)功的計(jì)算公式可得下列幾種情況： 當(dāng)時(shí)，，W = 0。即力F的方向與位移方向垂直，力對(duì)物體 不做功 。 當(dāng)時(shí)，，W > 0。即力F的方向與位移方向夾角為銳角時(shí)，力對(duì)物體做 正 功。 當(dāng)時(shí)，，W < 0。即力F的方向與位移方向夾角為鈍角時(shí)，力對(duì)物體做負(fù) 功。 3、總功：當(dāng)物體在幾個(gè)力共同作用下發(fā)生一段位移時(shí)，這幾個(gè)力對(duì)物體所做的總功，等于 各力所做功的代數(shù)和 ?？梢宰C明，它也就是 合力所做的功 。 探究案 探究一：功 1、起重機(jī)提重物，拉力和高度的乘積，和機(jī)器消耗的能量有什關(guān)系？ 2、什么叫做功？力怎樣才算對(duì)物體做功？ 例1.甲、乙、丙三位同學(xué)分別提著同樣的一桶水，甲靜止不動(dòng)；乙在水平面上勻速走動(dòng)；丙提水上樓。三位同學(xué)對(duì)水桶的拉力都做功了嗎？ 變式1.運(yùn)動(dòng)員用200N的力踢球，把質(zhì)量為0.4kg的球踢出去50m遠(yuǎn)，則運(yùn)動(dòng)員對(duì)球所做的功是（ D ） A. 100焦耳 B. 1000焦耳 C.105焦耳 D.無(wú)法確定 小結(jié)：一個(gè)力F使物體沿 力的方向上 發(fā)生一段位移，則力F對(duì)物體做了功。 F 做功的要素是 力 、 力的方向上發(fā)生一段位移 。 3、物體在水平面上，斜向上與水平方向成θ的力F沿水平方向移動(dòng)了L， 這個(gè)力對(duì)物體做了多少功？ 4、功的公式中，各個(gè)量的如何理解？ 例2.斜面體放在光滑水平面上，一個(gè)物體從光滑斜面頂上釋放下滑到斜面底端，則支持力對(duì)物體做功沒(méi)有？ 變式2.利用動(dòng)滑輪提升重物，拉繩子的力F，物體上升L，則F力做了多少功？ 小結(jié)：功的計(jì)算公式是 W=FL 。 F的意義 作用在物體上的力 ，L的意義 物體在力的方向上移動(dòng)的距離 。 探究二：功的正負(fù) 1、一個(gè)力為F，物體位移為L(zhǎng)，F(xiàn)與L夾分別為00，600，900，1200，1800，力分別做功多少？ 2、功的正負(fù)又有什么含義呢？ 小結(jié)：當(dāng)θ為銳角時(shí)，力做 正 功，當(dāng)θ為鈍角時(shí)，力做 負(fù) 功。 正功表示力與位移夾角小于900，負(fù)功表示力與位移夾角大于900。 總功等于各力做功的代數(shù)和。 例3.一個(gè)質(zhì)量為m=150kg的雪橇，受到與水平方向成角斜向上的拉力F=500N，在水平地面上移動(dòng)的距離l=5m。雪橇與地面間的滑動(dòng)摩擦力F阻=100N。求力對(duì)雪橇做的總功。 能力訓(xùn)練案 1.如圖所示，小球用細(xì)線拴住，在光滑的水平面上做圓周運(yùn)動(dòng).圓的半徑為1 m，小球的質(zhì)量為0.1 kg，線的拉力為0.05 N,小球由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)恰好是半個(gè)圓周，則在這段運(yùn)動(dòng)中，線的拉力做功是( ) A.0　　　　　　　B.0.1 J C.0.314 J　　　　　　　D.無(wú)法確定 2.一物體自高處做自由落體運(yùn)動(dòng)，下落的高度為h，下落的時(shí)間為t，關(guān)于重力對(duì)物體所做的功，下列說(shuō)法中正確的是( ) A.運(yùn)動(dòng)的前t/2比后t/2內(nèi)重力做的功多 B.運(yùn)動(dòng)的后t/2比前t/2內(nèi)重力做的功多 C.運(yùn)動(dòng)的前t/2和后t/2內(nèi)重力做的功相等 D.運(yùn)動(dòng)的前t/2做的功是后t/2內(nèi)重力做的功的1/4 3.起重機(jī)吊鉤下掛一質(zhì)量為m的水泥袋，如果水泥袋以加速度a勻減速下降了距離h，則水泥袋克服鋼索拉力做的功為( ) A.mgh　　　　　　　　B.m(g-a)h C.m(g＋a)h　　　　　 　 D.m(a-g)h 4.一人乘電梯從1樓到20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，則電梯支持力對(duì)人做功的情況是( ) A.加速時(shí)做正功，勻速時(shí)不做功，減速時(shí)做負(fù)功 B.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 D.始終做正功 5．某人用300N的水平推力，把一個(gè)質(zhì)量為50kg的木箱沿水平路面勻速推動(dòng)10m，后來(lái)又把它勻速舉高2m，這個(gè)人對(duì)木箱共做功多少？ 6．起重機(jī)用恒力F使質(zhì)量為1000kg的貨物在1s內(nèi)由靜止上升了2m，則在這1s內(nèi)，(不計(jì)空氣阻力，g取10m／s2)，求：(1)重力對(duì)貨物做了多少焦耳的功? (2)F對(duì)貨物做了多少焦耳的功? 過(guò)關(guān)檢測(cè)案 1.關(guān)于能的概念，下列說(shuō)法正確的是( ) A.一個(gè)物體能夠做功，就說(shuō)這個(gè)物體具有功 B.一個(gè)物體已做過(guò)的功越多，說(shuō)明這個(gè)物體具有的能量越多 C.一個(gè)物體已做過(guò)的功越多，說(shuō)明這個(gè)物體轉(zhuǎn)化的能量越多 D.用細(xì)線懸掛著的小球，沒(méi)有做功，所以它沒(méi)有能 2.關(guān)于功和能，下列說(shuō)法正確的是( ) A.功就是能，功可以轉(zhuǎn)化為能 B.做功越多，物體的能消失的越多 C.能量轉(zhuǎn)化中，做的功越多，能量轉(zhuǎn)化越多 D.功是物體能量的量度 3.把同一重物移至卡車(chē)上,如果沿粗糙斜面推動(dòng)時(shí)做的功為W1,用不計(jì)質(zhì)量和摩擦的滑輪組做的功為W2,用 人力直接搬上車(chē)做的功為W3,則( ) A.W1=W2=W3 B.W1>W2>W3 C.W1W2=W3 4.盤(pán)山公路總是筑得盤(pán)旋曲折,因?yàn)? ) A.盤(pán)山公路盤(pán)旋曲折會(huì)延長(zhǎng)爬坡的距離,根據(jù)斜面的原理,斜面越長(zhǎng)越省功 B.盤(pán)山公路盤(pán)旋曲折顯得雄偉壯觀 C.盤(pán)山公路盤(pán)旋曲折會(huì)延長(zhǎng)爬坡長(zhǎng)度,根據(jù)斜面的原理,高度一定,斜面越長(zhǎng)越省力 D.盤(pán)山公路盤(pán)旋曲折是為了減小坡度,增加車(chē)輛的穩(wěn)度 5.一滑塊在水平地面上沿直線滑行，t＝0時(shí)其速度為1 m/s，從此刻開(kāi)始在滑塊運(yùn)動(dòng)方向上再施加一水平作用力F，力F和滑塊的速率v隨時(shí)間的變化規(guī)律分別如圖甲和乙所示.設(shè)在第1秒內(nèi)、第2秒內(nèi)、第3秒內(nèi)力F對(duì)滑塊做的功分別為W1、W2、W3，則以下關(guān)系正確的是( ) A.W1＝W2＝W3 B.W1＜W2＜W3 C.W1＜W3＜W2 D.W1＝W2＜W3 6.如圖所示，人通過(guò)動(dòng)滑輪和定滑輪拉一質(zhì)量為10 kg的物體，使物體勻速升高0.5 m.(g取10 m/s2) (1)如不計(jì)滑輪重力和摩擦力，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為多少？人對(duì)物體做的功為多少？ (2)因滑輪的重力和摩擦力的影響，現(xiàn)在彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)為60 N，拉動(dòng)過(guò)程中，人做的總功為多少？其中有用功和額外功分別為多少？ 答案 能力訓(xùn)練案 1.【解析】選A.小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，線上的拉力方向時(shí)刻在改變是變力，不能用功的公式求解；而拉力方向與速度方向時(shí)刻垂直，所以拉力不做功，故A正確. 2.【解析】選B.自由落體運(yùn)動(dòng)是勻加速直線運(yùn)動(dòng)，顯然運(yùn)動(dòng)的后t/2時(shí)間內(nèi)的位移比前t/2時(shí)間內(nèi)的位移大，故A、C錯(cuò)誤，B正確；根據(jù)公式知運(yùn)動(dòng)的前t/2的位移是時(shí)間t內(nèi)位移的1/4，運(yùn)動(dòng)的前t/2做的功是后t/2內(nèi)重力做的功的1/3，D錯(cuò)誤. 3.【解析】選C.設(shè)鋼索的拉力為F，由牛頓第二定律，F(xiàn)-mg=ma，得F=m(g+a)，方向向上，故水泥袋克服鋼索拉力做的功為W=Fh=m(g+a)h,C正確. 4.【解析】選D.無(wú)論在加速過(guò)程，勻速過(guò)程還是減速過(guò)程，支持力都向上，與位移方向相同，故三個(gè)過(guò)程均做正功，D選項(xiàng)正確. 5.4000J 6. W1=-20000J W2=28000J 過(guò)關(guān)檢測(cè)案 1.【解析】選C.功度量的是物體轉(zhuǎn)化的能量，物體能做功，說(shuō)明物體可以轉(zhuǎn)化能量，即具有能，而功是過(guò)程量，不能說(shuō)物體具有功，沒(méi)有做功，說(shuō)明物體沒(méi)有轉(zhuǎn)化能量，并不說(shuō)明物體沒(méi)有能量，A、B、D錯(cuò)誤，C正確. 2.【解析】選C.功和能是不同的兩個(gè)概念，功是過(guò)程量，能是狀態(tài)量，功和能不能相互轉(zhuǎn)化，故A錯(cuò)；功是能量轉(zhuǎn)化的量度，不是能量的量度，故C正確，D錯(cuò)；做功過(guò)程是能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程，能量不能消失也不能創(chuàng)生.故B錯(cuò). 3.【解析】選D.三種情況均是克服重力做功,有用功相同，由于斜面粗糙，沿斜面推時(shí)，存在額外功，另外兩種情況額外功為零，機(jī)械做的功為動(dòng)力的功，根據(jù)功的原理可知，D正確. 4.【解析】選C.根據(jù)功的原理,增大位移,可以省力,但任何機(jī)械都不省功,所以C項(xiàng)正確. 5.【解析】選B.力F做的功等于每段恒力F與該段滑塊運(yùn)動(dòng)的位移數(shù)值(v-t圖象中圖線與坐標(biāo)軸圍成的面積)的乘積，第1秒內(nèi)，位移為一個(gè)小三角形面積S；第2秒內(nèi)，位移也為一個(gè)小三角形面積S；第3秒內(nèi)，位移為兩個(gè)小三角形面積2S，故W1＝1S，W2＝3S，W3＝4S，所以W1＜W2＜W3. 6.【解析】(1)彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)F= =50 N 人對(duì)物體做的功W=F2h=5020.5 J=50 J (2)人做的總功 W總=F′2h=6020.5 J=60 J 有用功W有用=mgh=10100.5 J=50 J 額外功W額外=W總-W有用=60 J-50 J=10 J. 答案：(1)50 N 50 J (2)60 J 50 J 10 J 學(xué)后反思：