2022年高中物理 第1章 功和功率 第2讲 功和能学案 鲁科版必修2

2022年高中物理 第1章 功和功率 第2讲 功和能学案 鲁科版必修2目标定位1.知道机械功的原理，理解使用任何机械都不能省功.2.理解功和能的含义，能举例说明功是能量转化的量度.3.知道机械做功的本质是能量转化的过程一、机械功的原理1内容：使用任何机械时，_对机械所做的功总是等于机械_所做的功2表达式：W动W阻_或写成W输入W输出_.3说明：机械功的原理说明，使用任何机械都_想一想使用任何机械都不省功，人们为何要使用简单机械呢？二、做功和能的转化1能的概念：如果一个物体能够_，我们就说这个物体具有能量2功和能之间的关系：做功的过程就是_的过程做了多少功，就表示有多少能从一种形式转化为另一种形式因此，功是_的量度3机械做功的本质：做功的机械是传递能量、实现_的装置机械做功，只能将能量从一个物体_到另一个物体，或者将一种形式的能量_为另一种形式的能量.一、对机械功原理的理解1功的原理的表达式：(1)不使用机械时：W输入W输出(或W动W阻)(2)使用机械时：W动W阻W有用W额外(或W输入W输出W损失)(3)功的意义：W动W总表示动力对机械做的功；W阻表示机械克服所有阻力做的功；W有用W输出表示机械克服有用阻力做的功；W额外W损失表示机械克服额外阻力做的功2不能省功的含义：“不省功”是功的原理的核心“不省功”有两层含义：(1)等于(即理想机械)，是指使用机械做的功与不使用机械而直接用手所做的功是相等的(2)大于，即费功(即非理想机械)，是指使用机械做的功比不使用机械而直接用手所做的功多使用非理想机械时必然存在无用阻力，它对完成工作没有意义，所以又把它叫做无用功或额外功做功的目的是克服有用阻力而做功，所以这一部分功是有意义的，称为有用功使用任何机械时，动力对机械所做的功等于机械克服阻力所做的功，包括有用阻力和无用阻力(或额外阻力)3由于克服额外阻力所做的额外功的存在，实际上使用任何机械总是费功的4机械在生活中的应用：(1)省力机械：千斤顶、螺丝刀、斜面、钳子等(2)省位移的机械：自行车、筷子、鱼竿等(3)不省力也不省位移，只改变工作方式的机械：定滑轮、等臂杠杆等注意：使用机械可以省力或省位移，但不能省功例1如图1所示，通过一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，将一重物匀速提高2 m，已知重物的质量为100 kg，动滑轮自身的质量为1 kg，绳的质量和摩擦均不计，(g取10 m/s2)求：图1(1)人的拉力大小及拉力做的功；(计算结果保留四位有效数字)(2)该机械的有用功和额外功针对训练利用斜面把100 N的货物推到高处，如果货物所受的摩擦力为8 N，且已知斜面高为3 m，倾角为37，其他阻力不计，求：(1)克服重力所做的功和克服摩擦阻力所做的功；(2)推力F的大小及F所做的功二、功、能及能的转化之间的关系1功与能的区别：(1)能量是表征物体具有做功本领的物理量，是状态量(2)功描述了力的作用效果在空间上的累积，反映了物体受力并运动的效果，是过程量2对功能关系的理解：(1)能量有多种不同形式，且不同形式的能量可以相互转化不同形式的能量之间的转化通过做功来实现，即做功的过程就是能量转化的过程(2)做了多少功就有多少能量从一种形式转化为另一种形式，即能量转化的多少可用做功的多少来量度(3)功是能量转化的量度机械是传递能量、实现能量转化的装置，它需要人们对其输入能量，然后将能量传递或转移到另一个物体例2关于能量转化的说法中正确的是()A举重运动员把杠铃举起来，体内的一部分化学能转化为杠铃的重力势能B电流通过电阻丝使电能转化为内能C内燃机做功的过程是机械能转化为内能的过程D做功的过程是能量转化的过程，某过程做了10 J的功，一定有10 J的能量发生了转化三、摩擦力做功的特点1不论是静摩擦力，还是滑动摩擦力都可以是动力也可以是阻力，也可能与位移方向垂直，所以不论是静摩擦力，还是滑动摩擦力既可以对物体做正功，也可以对物体做负功，还可能不对物体做功2一对相互作用的静摩擦力等大反向且物体之间相对静止，即两个物体的对地位移相同，由WFl cos 可判断两个相互作用的静摩擦力做功的总和为零3一对相互作用的滑动摩擦力等大反向但物体之间相对滑动，即两个物体的对地位移不相同，由WFl cos 可判断两个相互作用的滑动摩擦力做功的总和不为零，且为负值4在有滑动摩擦力做功的系统内，机械能减少转化为内能例3质量为M的木板放在光滑水平面上，如图2所示一个质量为m的滑块以某一速度沿木板表面从A点滑至B点，在木板上前进了l，同时木板前进了x，若滑块与木板间的动摩擦因数为，求摩擦力对滑块、对木板所做的功各为多少？滑动摩擦力对滑块、木板做的总功是多少？图2例4如图3所示，同一物体分别沿斜面AB、CB从斜面顶端由静止下滑到底端则：图3(1)物体克服摩擦阻力做的功WAB_WCB(填“”、“”或“”)(2)在物体下滑的过程中能量是如何转化的？对机械功原理的理解1对于机械做功，下列说法正确的是()A使用机械时，输入功可以大于、小于或等于机械克服阻力做的功B使用机械时，输入功一定不能小于输出功C使用机械时，动力对机械做的功一定不能小于输出功D使用机械时，动力对机械做的功等于机械输出功和损失功之和2如图4所示，把同一物体分别沿BA、CA、DA三个光滑斜面匀速推到同一高度的A点，下列说法中正确的是()图4A沿BA斜面最费力，做的功最多B沿DA斜面最费力，做的功最少C沿三个斜面做的功一样多，沿DA斜面最省力D沿三个斜面做的功一样多，沿BA斜面最省力对做功和能的转化的理解3关于功和能，下列判断正确的是()A古代的钻木取火是通过摩擦力做功将其他能转化为内能B举重运动员把杠铃举起来，体内的一部分化学能转化为杠铃的重力势能C跳高运动员起跳时，通过体内肌肉做功，体内的部分化学能转化为人的动能D人走路时，没有力做功所以没有能量转化摩擦力做功的特点4.如图5所示，B物体在拉力F的作用下向左运动，在运动的过程中，A、B之间有相互作用的力，则对力做功的情况，下列说法正确的是()图5AA、B都克服摩擦力做功BA、B间弹力对A、B都不做功C摩擦力对B做负功，对A不做功DA、B间弹力对A不做功，对B做正功答案精析第2讲功和能预习导学一、1.动力克服阻力2W有用W额外W损失3不省功想一想使用任何机械虽然都不能省功，但可以省力或省位移，改变人的工作方式和劳动强度，提高工作的效率二、1.对别的物体做功2能量转化能量转化3能量转化转移转化课堂讲义例1(1)336.7 N2 020 J(2)2 000 J20 J解析(1)由题意知，动滑轮和重物的整体受力平衡，而整体向上的方向有三根绳子承担，即3FG1G21 010 N所以人的拉力F N336.7 N要使重物升高2 m，绳的作用点的位移s3h6 m.拉力做的功WFFs2 020 J(2)该机械是为了将重物提升2 m.所以有用功为W有用G1h1 0002 J2 000 J而提升过程中，克服动滑轮的重力做功是不可避免的，这是额外的，所以额外功W额外G2h102 J20 J.针对训练(1)300 J40 J(2)68 N340 J解析对物体受力分析如图所示(1)克服重力所做的功WGGsin 37lGh1003 J300 J.克服摩擦阻力所做的功Wfflf85 J40 J.(2)FGsin 37f1000.6 N8 N68 N.根据机械功的原理，推力F所做的功应当等于WGWf，所以推力F所做的功WF300 J40 J340 J.例2ABD举重运动员举起杠铃，使杠铃的重力势能变大，消耗了运动员本身的化学能，A正确；电流通过电阻丝，电流做功把电能转化为内能，B正确；内燃机中的燃料燃烧，对外做功，把内能转化为机械能，C错误；功是能量转化的量度，做功的过程就是能量转化的过程，D正确例3mg(lx)mgxmgl解析由题图可知，木板的位移为sMx时，滑块的位移为smlx，m与M之间的滑动摩擦力fmg.由公式WFscos 可得，摩擦力对滑块所做的功为Wmmgsmcos 180mg(lx)，负号表示做负功摩擦力对木板所做的功为WMmgsMmgx.这对滑动摩擦力做的总功：WWmWMmg(lx)mgxmgl.例4(1)(2)见解析解析(1)设物体与斜面间动摩擦因数为，斜面长为L，斜面倾角为，则滑动摩擦力fmgcos 克服摩擦力做的功WffLmgcos LmgsBDsBD为斜面底端长，所以WABWCB.(2)物体沿斜面下滑过程中，重力势能减少，转化为物体的动能和物体和斜面间的内能对点练习1BCD2.D3.ABC4BCA、B间的相互作用力f1与f2、FAB与FBA如图所示，A没有发生位移，f2、FBA对A不做功，B发生了位移，f1做负功，FAB与位移成90角，不做功，B、C对，A、D错