鲁科物理必修2 第1章第1节《机械功》

欢迎进入物理课堂 第1节机械功 核心要点突破 课堂互动讲练 知能优化训练 第1节 课前自主学案 课标定位 课标定位 学习目标 1 理解功的概念 能利用功的一般公式进行功的计算 2 理解正功和负功及其物理意义 3 理解总功的概念 能计算多个外力对物体所做的总功 4 体会科学研究方法对人类认识自然的重要作用 能解决一些与生产和生活相关的做功的实际问题 重点难点 理解功的概念及功的正 负 课前自主学案 一 机械功的含义1 含义 作用于物体的恒力大小为 该物体沿力的方向运动 经过 则F和s的乘积叫做机械功 简称功 2 做功的两个不可缺少的因素是 和物体在力的方向上发生的 3 功的一般计算公式W 计算公式的适用条件 只适用于求 所做的功 不能直接用于求 所做的功 4 功的单位 符号J 1J 1N 1m 1N m F 位移s 力 位移 Fscos 恒力 变力 焦耳 思考感悟物体只要受到力的作用并发生一段位移 力就一定做功吗 提示 不一定 如提一桶水在水平路面上匀速行走 二 机械功的计算1 正功和负功 1 当 时 W 0 力对物体做 功 力是物体运动的 力 2 当 时 W 0 力对物体不做功 力对物体既不起动力作用 也不起阻力作用 3 当 时 W 0 力对物体做 功 或者说物体 做了功 力是物体运动的 力 0 90 正 动 90 90 180 负 克服力 阻 2 功是 量 功的正负不表示 正功表示的是动力对物体做功 负功表示的是阻力对物体做功 一个力对物体做负功 往往说成物体克服力做功 取绝对值 这两种说法意义等同 3 外力做的总功的计算 一个物体同时受到几个力的作用发生位移时 这几个力做的总功等于各个力分别对物体做功的 和 即W总 W1 W2 W3 W4 在计算几个力的总功时 也可先求 再应用功的公式求解 即W总 F合scos 标 大小 代数 合外力 核心要点突破 一 功的计算1 功的公式W Fscos 1 式中F是恒力 此公式只适用于恒力功的计算 2 s是物体在力F作用下发生的位移 即力的作用点对地的位移 3 是力F的方向与位移s方向的夹角 2 恒力做功的计算式可作以下三种理解 特别提醒 1 一个恒力对物体做的功与其他力的存在与否无关 与物体的质量 速度无关 仅由F s及 三量确定 2 功是过程量 计算功时要明确是哪一个力在哪一个过程的功及此过程中这个力是否是恒力 即时应用 即时突破 小试牛刀 1 2011年惠安高一检测 如图1 1 1所示 用同样的力F拉同一物体 在甲 光滑水平面 乙 粗糙水平面 丙 光滑斜面 丁 粗糙斜面 上通过同样的距离 则拉力F的做功情况是 A 甲中做功最少B 丁中做功最多C 做功一样多D 无法比较图1 1 1 解析 选C 同样的力F使物体在力的方向上通过同样的距离 由W Fs知拉力F做功一样多 C正确 二 对正功和负功的理解1 功的正负的理解功是一个标量 只有大小没有方向 功的正负不代表方向 也不表示大小 只说明是动力做功还是阻力做功 或导致相应能量增加或减少 2 功的正 负的判断 特别提醒 1 在判定一个力做功的正负时要注意 若是恒力 看力与位移夹角的大小 若是变力而且物体做曲线运动时 看力F与瞬时速度的夹角 夹角是锐角做正功 钝角做负功 2 一个力对物体做负功 也可以说物体克服这个力做了正功 即时应用 即时突破 小试牛刀 2 2011年郑州高一检测 如图1 1 2所示 劈a放在光滑的水平面上 斜面光滑 把b物体放在斜面a的顶端 由静止下滑 关于在下滑过程中a对b的弹力对b做的功W1 b对a的弹力对a做的功W2 下列说法正确的是 A W1 0 W2 0B W1 0 W2 0C W1 0 W2 0D W1 0 W2 0图1 1 2 解析 选D a b之间的弹力方向如图 F1 F2均与接触面垂直 但a对b的弹力F1与b物体的运动方向间的夹角大于90 a对b的弹力对b做负功 b对a的弹力F2与a的运动方向夹角小于90 b对a的弹力对a做正功 D正确 三 对摩擦力做功的理解1 外力对物做功的正负 取决于力F和位移s的夹角 与力F是什么性质的力无关 摩擦力的方向与位移的方向可成任意的夹角 故摩擦力可对物体不做功 也可做正功或做负功 图1 1 3 如图1 1 3 水泥随传送带一起匀速向下运动时 位移方向沿斜面向下 所受静摩擦力方向沿斜面向上 静摩擦力对物体做负功 水泥随传送带一起向上运动时 水泥所受静摩擦力与物体位移方向一致 静摩擦力对物体做正功 水泥和传送带静止时 静摩擦力对物体不做功 2 功的正负 说明做功的力是动力 还是阻力 摩擦力可以对物体做正功 说明摩擦力可以是动力 摩擦力可以对物体做负功 说明摩擦力可以是阻力 即时应用 即时突破 小试牛刀 3 如图1 1 4所示 A B两物体静止地叠放在一起 AB之间接触面不光滑 用一水平力F将B迅速抽出的过程中 下列说法正确的是 A A对B的摩擦力对B做正功B A对B的摩擦力对B不做功C B对A的摩擦力对A做正功D B对A的摩擦力对A做负功图1 1 4 解析 选C 在B抽出的过程 A对B的摩擦力向左 而B向右运动 故A对B的摩擦力对B做负功 A B选项错误 B对A的摩擦力向右 A向右运动 故B对A的摩擦力对A做正功 C选项正确 D选项错误 课堂互动讲练 如图1 1 5所示 质量为m的物体静止在倾角为 的斜面上 物体与斜面的动摩擦因数为 现使斜面水平向左匀速移动l 试求 1 摩擦力对物体做的功 物体与斜面相对静止 2 斜面的弹力对物体做的功 3 斜面对物体做的功是多少 各力对物体所做的总功是多少 图1 1 5 思路点拨 明确做功的力的大小 方向 明确位移的大小 方向 确定力和位移的夹角 代入公式W Fscos 求解 精讲精析 物体受力情况如图1 1 6所示 物体受重力mg 静摩擦力f和支持力N的作用 这些力均是恒力 物体对地面匀速向左运动的位移为l 故可用W Fscos 计算各力做的功 由平衡条件得f mgsin N mgcos 1 Wf f lcos 180 mglsin cos 2 WN N lcos 90 mglsin cos 图1 1 6 3 法一 斜面对物体做的功为斜面对物体施加的各力做功的代数和 W斜 Wf WN mglsin cos mglsin cos 0 各力对物体所做的总功等于各力做功的代数和 W总 Wf WN WG 0 法二 由于物体处于平衡状态 故物体受斜面的作用力F与重力mg等大 反向 即F方向竖直向上 大小等于mg 故斜面对物体做的功为 W斜 F lcos90 0 同理 物体受合外力F合 0 则各个力对物体做的总功等于合外力F合对物体做的功 则 W合 F合l 0 答案 1 mglsin cos 2 mglsin cos 3 00 方法总结 1 在W Fscos 中 s是在力F作用下相对于地的位移 F是恒力 2 总功等于合外力做的功 也等于各个力分别做功的代数和 变式训练在加速运动的车厢中 一个人用力向前推车厢 如图1 1 7所示 人相对车厢未移动 则下列说法中不正确的是 A 人对车不做功B 人对车做负功C 推力对车做正功D 车对人做正功 图1 1 7 解析 选A 如图所示 对人在水平方向上受力分析 人所受静摩擦力f与水平弹力F方向相反 由于人也做加速运动 故有f F 据题意知 Wf 0 WF 0 两个力作用的位移相同 故车对人做的功W车对人 0 D选项正确 人在水平方向受力图车厢在水平方向受力图如图所示 对车在水平方向上受力分析 人对车有两个方向相反的力 分别为f 和F 据功的公式W Fscos 知W f 0 W F 0 而F f 故人对车做负功 推力对车做正功 B C选项正确 在光滑水平地面上有质量为M的长木板A 如图1 1 8所示 木板上放有一个质量为m的物体B A B之间的动摩擦因数为 今在物体B上加一水平恒力F B和A发生相对滑动 经过时间t 求 1 摩擦力对A所做的功 2 摩擦力对B所做的功 3 若长木板A固定 求摩擦力对A所做的功 图1 1 8 思路点拨 根据物体的运动规律 求出物体A B对地的位移 利用公式W F scos 计算 答案 见自主解答 方法总结 1 摩擦力可以做正功 也可以做负功 还可以不做功 2 作用力 反作用力虽然等大反向 但由于相互作用的两个物体的位移不一定相等 所以作用力 反作用力所做的功的绝对值不一定相等 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全