2017-2018學(xué)年高中物理 第7章 機(jī)械能守恒定律 第1節(jié) 追尋守恒量——能量 第2節(jié) 功課件 新人教版必修2.ppt

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第1節(jié)追尋守恒量——能量第2節(jié)功,一、追尋守恒量閱讀教材第55～56頁第1節(jié)內(nèi)容，了解伽利略對能量的探究，知道勢能、動能的概念，知道能量相互轉(zhuǎn)化。,1．伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)探究,靜止,相同,能量,能,2.動能與勢能：(1)動能：物體由于_______而具有的能量。(2)勢能：相互作用的物體憑借其______而具有的能量。(3)能量轉(zhuǎn)化：小球的動能和勢能____(A.可以B．不可以)相互轉(zhuǎn)化。,運(yùn)動,A,位置,思維拓展1.如圖1所示，射箭運(yùn)動員正在參加射箭比賽。結(jié)合圖分析射箭過程中能量是怎樣轉(zhuǎn)化的。,圖1,2.如圖2所示，在游樂場里，“過山車”運(yùn)動是一種非常有趣的刺激性游戲活動。結(jié)合圖分析過山車運(yùn)動過程中的能量是怎樣轉(zhuǎn)化的。,圖2,答案1.在射箭過程中，運(yùn)動員將弓拉開的過程，是把人體的生物能(化學(xué)能)轉(zhuǎn)化為弓的彈性勢能；而箭在射出的過程中，又將弓的彈性勢能轉(zhuǎn)化為箭的動能。2.過山車從高處滑向低處時(shí)，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能；過山車從低處向高處運(yùn)動時(shí)，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能。,二、功閱讀教材第57～59頁第2節(jié)內(nèi)容，知道功的概念，初步了解正功和負(fù)功的判斷方法。1.概念：一個(gè)物體受到力的作用，并在_____________發(fā)生了一段位移，這個(gè)力就對物體做了功。,力的方向上,2.做功的兩個(gè)因素：,力,位移,3.公式：(1)力F與位移l同向時(shí)，W＝_____。(2)力F與位移l夾角為α?xí)r，W＝______。其中F、l、α分別為__________、___________和__________方向的夾角。4.單位：國際單位制中，功的單位是_____，符號是____。,Fl,Flcosα,力的大小,位移的大小,力與位移,焦耳,J,5.正功和負(fù)功,不做功,正功,負(fù)功,6.總功的計(jì)算(1)各個(gè)分力分別對物體所做功的_______。(2)幾個(gè)力的______對物體所做的功。,代數(shù)和,合力,思維拓展1.如圖3所示，人推著木箱在水平地面上運(yùn)動。人推木箱前進(jìn)時(shí)，推力和摩擦力對木箱有沒有做功？如果做功，分別做的是正功還是負(fù)功？,圖3,2.一個(gè)物體受到兩個(gè)力的作用，其中F1做功10J，F(xiàn)2做功－15J，力F1和F2哪個(gè)力做的功多？兩力做的總功是多少？,答案1.做功。推力的方向與木箱的運(yùn)動方向一致，做正功；摩擦力的方向與木箱的運(yùn)動方向相反，做負(fù)功。2.F2做的功多。兩力做的總功為W＝W1＋W2＝10J－15J＝－5J。,[要點(diǎn)歸納],對功的理解,1.功是過程量：描述了力的作用效果在空間上的累積，它總與一個(gè)具體過程相聯(lián)系。2.對公式W＝Flcosα的理解(1)相關(guān)性：由公式W＝Flcosα可以看出力對物體做功，只與F、l、α有關(guān)，與物體的運(yùn)動狀態(tài)及物體是否還受其他作用力等因素均無關(guān)。,(2)同時(shí)性：計(jì)算時(shí)應(yīng)注意F與l必須具有同時(shí)性，即l必須是力F作用過程中物體發(fā)生的位移。(3)同一性：同一個(gè)客觀運(yùn)動，相對于不同的參考系，位移l是不同的，在中學(xué)物理中約定，計(jì)算功都以地面為參考系，即l應(yīng)理解為“受力質(zhì)點(diǎn)的對地位移”。(4)適用性：明確公式W＝Flcosα適用于計(jì)算恒力做功，若是變力做功，此公式不再適用。,3.正功與負(fù)功(1)功是標(biāo)量，只有正、負(fù)，沒有方向，功的正負(fù)不表示大小。(2)正功、負(fù)功的物理意義,(3)一個(gè)力對物體做負(fù)功，往往說成物體克服這個(gè)力做功。,[精典示例],[例1]如圖4所示，物體在力的作用下在水平面上發(fā)生一段位移l，試分別計(jì)算這四種情況下力F對物體所做的功。設(shè)在這四種情況下力F和位移l的大小都相同：F＝10N，l＝1m，角θ的大小如圖所示，分別說明每種情況下力F做功的正負(fù)，并求出功。,圖4,答案見解析,[針對訓(xùn)練1]一人乘電梯從1樓到20樓，在此過程中經(jīng)歷了先加速、后勻速、再減速的運(yùn)動過程，則電梯支持力對人做功情況是()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,解析要判斷功的正負(fù)，可根據(jù)公式W＝Flcosα中力和位移的夾角α來判斷。在加速、勻速、減速的過程中，支持力與人的位移方向始終相同，所以支持力始終對人做正功，故D對。答案D,[要點(diǎn)歸納],總功的兩種求解思路,(1)先確定物體所受的合力，再根據(jù)公式W合＝F合lcosα求解合力的功。該方法適用于物體的合力不變的情況，常見的是發(fā)生位移l過程中，物體所受的各力均沒有發(fā)生變化。求解流程：,(2)先根據(jù)W＝Flcosα，求出每個(gè)分力做的功W1、W2…Wn，再根據(jù)W合＝W1＋W2＋…＋Wn，求解合力的功，即合力做的功等于各個(gè)分力做功的代數(shù)和。該方法的適用范圍更廣，求解流程：,[精典示例],[例2]如圖5所示，質(zhì)量為m＝2kg的物體靜止在水平地面上，受到與水平地面夾角為θ＝37、大小F＝10N的拉力作用，物體移動了l＝2m，物體與地面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.3，sin37＝0.6，cos37＝0.8，g取10m/s2。求：,圖5,(1)拉力F所做的功W1；(2)摩擦力Ff所做的功W2；(3)重力G所做的功W3；(4)彈力FN所做的功W4；(5)合力F合所做的功W。,解析(1)對物體進(jìn)行受力分析，如圖所示。W1＝Flcosθ＝1020.8J＝16J(2)FN＝G－Fsinθ＝20N－100.6N＝14NFf＝μFN＝0.314N＝4.2NW2＝Fflcos180＝－4.22J＝－8.4J(3)W3＝Glcos90＝0(4)W4＝FNlcos90＝0(5)W＝W1＋W2＋W3＋W4＝7.6J也可由合力求總功F合＝Fcosθ－Ff＝100.8N－4.2N＝3.8NF合與l方向相同，所以W＝F合l＝3.82J＝7.6J答案(1)16J(2)－8.4J(3)0(4)0(5)7.6J,[針對訓(xùn)練2]一物體置于光滑水平面上，受互相垂直的水平力F1、F2作用，如圖6所示，經(jīng)一段位移后，F(xiàn)1做功為6J，克服F2做功為8J，則F1、F2的合力做功為(),圖6,A.14JB.10JC.－2JD.2J答案C,1.(對功的理解)(2017莆田高一檢測)如圖7示，用同樣的力F拉同一物體，在甲(光滑水平面)、乙(粗糙水平面)、丙(光滑斜面)、丁(粗糙斜面)圖中通過同樣的距離，則拉力F的做功情況是(),圖7,A.甲中做功最少B.丁中做功最多C.做功一樣多D.無法比較答案C,2.(功的計(jì)算)(2017西安高一檢測)(多選)如圖8所示，一個(gè)物體放在水平面上，在跟豎直方向成θ角的斜向下的推力F的作用下沿平面向右移動了距離s，若物體的質(zhì)量為m，物體與地面之間的摩擦力大小為Ff，則在此過程中(),圖8,A.摩擦力做的功為－FfsB.力F做的功為FscosθC.合力F合做的功為Fssinθ－FfsD.重力做的功為mgs,解析物體與地面之間的摩擦力大小為Ff，物體的位移的大小為s，由功的公式可得W＝－Ffs，所以選項(xiàng)A正確；力F與豎直方向成θ角，所以在水平方向的分力為Fsinθ，故F做的功為Fssinθ，所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤；物體所受合力F合＝Fsinθ－Ff，故合力做的功W合＝(Fsinθ－Ff)s＝Fssinθ－Ffs，選項(xiàng)C正確；重力在豎直方向上，物體在豎直方向的位移是0，所以重力的功為0，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。,答案AC,3.(變力做功)如圖9所示，一根繩子繞過高4m的滑輪(大小、摩擦均不計(jì))，繩的一端拴一質(zhì)量為10kg的物體m，另一側(cè)沿豎直方向的繩被人拉住。若人拉住繩子前進(jìn)3m，使物體勻速上升，g取10m/s2。則人拉繩所做的功為(),圖9,A.500JB.300JC.100JD.50J,答案C,4.(正、負(fù)功的判斷)(多選)質(zhì)量為m的物體，靜止在傾角為θ的斜面上，斜面沿水平方向向右勻速移動了距離x，如圖10所示。物體相對斜面靜止，則下列說法正確的是(),圖10,A.重力對物體m做正功B.合力對物體m做功為零C.摩擦力對物體m做負(fù)功D.支持力對物體m做正功,解析物體的受力和移動的位移如圖所示。重力與位移垂直，故重力不做功，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；摩擦力Ff與位移x的夾角大于90，故摩擦力做負(fù)功，C選項(xiàng)正確；支持力FN與位移x的夾角α<90，故支持力做正功，D選項(xiàng)正確；物體做勻速運(yùn)動，所受合力為零，合力不做功，故B選項(xiàng)正確。,答案BCD,5.(作用力和反作用力做的功)如圖11所示，木塊靜止在光滑的水平面上，一子彈沿水平方向射入木塊并留在其中。在此過程中，子彈鉆入木塊的深度為d，木塊的位移為l，木塊對子彈的阻力大小為F。則木塊對子彈的阻力做的功為__________，子彈對木塊的作用力做的功為____________。,圖11,解析對子彈受力分析可知，子彈受到木塊對它的作用力F，其方向與子彈發(fā)生的位移方向相反，子彈發(fā)生的位移大小是l＋d，方向與木塊(子彈)運(yùn)動方向相同。所以木塊對子彈的阻力做的功W1＝F(l＋d)cos180＝－F(l＋d)。由牛頓第三定律可知，子彈對木塊的反作用力大小也等于F，其方向與木塊發(fā)生的位移l方向相同，故子彈對木塊的作用力做的功W＝Flcos0＝Fl。答案－F(l＋d)Fl,