2019-2020年高中物理 第1章 功和功率 第1讲 机械功学案 鲁科版必修2.doc

2019-2020年高中物理 第1章 功和功率 第1讲 机械功学案 鲁科版必修2目标定位1.理解功的概念，掌握功的公式并能进行有关的计算.2.理解正功和负功的物理意义，能判断功的正负.3.理解总功，能计算多个外力对物体所做的总功一、机械功的含义1含义：作用于某物体的恒力大小为F，该物体沿_运动，经过位移s，则_叫机械功，简称功2做功的两个不可缺少的因素是：_和物体在_上发生的位移3功的一般计算公式W_.4单位：在国际单位制中，功的单位是_，符号是J.1 J_.想一想如图1所示，下列人或机械对物体的力做功吗？功的大小与哪些因素有关呢？图1二、机械功的计算1正功和负功(1)当0_时，W0，力对物体做_功，力是物体运动的_(填“动”或“阻”)力(2)当_时，W0，表示力对物体不做功，力对物体运动既不起动力作用，也不起阻力作用(3)当90_时，W0，力对物体做_功，或者说物体_做了功，力是物体运动的_(填“动”或“阻”)力一个力对物体做负功往往说成_(取绝对值)2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_，即W总W1W2W3W4.在计算几个力的总功时，也可先求合力，再应用功的公式求解，即W总_.想一想当物体受变力作用做曲线运动时，怎样判断该力做功的正负呢？一、对功的理解1力对物体是否做功，决定于两个因素：做功的力；物体在力的方向上的位移而与其他因素，诸如物体运动的快慢、运动的性质、接触面是否光滑、物体质量的大小等均无关系2功是一个过程量，描述的是力在物体沿力的方向上发生位移的过程中的积累效应例1下列关于力做功的说法正确的是()A凡是受到力的作用的物体，一定有力对物体做功B凡是发生了位移的物体，一定有力对物体做功C只要物体受力的同时又有位移发生，则一定有力对物体做功D只要物体受力，又在力的方向上发生了位移，则一定有力对物体做功二、功的计算1对WFscos 的理解(1)WFscos 仅适用于计算恒力的功，不能直接用于求变力做功(2)F表示力的大小，s表示力的作用点相对于地面的位移的大小(s也常常说是物体相对于地面的位移大小)，表示力和位移方向间的夹角(3)公式可以表达为WFscos ，意义是功等于沿力F方向的分位移与力的乘积；公式也可以表达为WFcos s，意义是功等于位移与沿位移方向的分力的乘积2几个力的总功的求法(1)先由WFscos 计算各个力对物体所做的功W1、W2、W3、然后求所有力做功的代数和，即W合W1W2W3.(2)先由力的合成或根据牛顿第二定律求出合力F合，然后由W合F合scos 计算总功，此时为F合的方向与s的方向间的夹角例2如图2所示，质量为m2 kg的物体静止在水平地面上，受到与水平地面夹角为37、大小F10 N的拉力作用，物体移动了s2 m，物体与地面间的动摩擦因数0.3，g取10 m/s2.求：(sin 370.6，cos 370.8)图2(1)拉力F所做的功W1；(2)摩擦力f所做的功W2；(3)重力G所做的功W3；(4)弹力N所做的功W4；(5)合力F合所做的功W.三、对功的正、负的理解及判定1功是标量，功的正、负既不表示方向，也不表示功的大小，只表示是动力做功还是阻力做功2功的正、负判定图3(1)根据力和位移的夹角判断例如(如图3所示)，物体a由斜面顶端静止滑下，a受到的重力G对物体做正功，因为重力G与位移L之间的夹角小于90.(2)根据运动物体的速度方向和受力方向的夹角判断例如，人造地球卫星在椭圆轨道上运行，由如图4所示中的人造地球卫星由a点运动到b点的过程中，万有引力做负功因为万有引力的方向和速度方向的夹角大于90.图4例3一人乘电梯从1楼到20楼，在此过程中经历了先加速，后匀速，再减速的运动过程，则电梯对人的支持力的做功情况是()A加速时做正功，匀速时不做功，减速时做负功B加速时做正功，匀速和减速时做负功C加速和匀速时做正功，减速时做负功D始终做正功例4如图5所示，物体在力的作用下在水平面上发生一段位移s，试分别计算这四种情况下力F对物体所做的功设在这四种情况下力F和位移s的大小都相同：F10 N，s1 m，角的大小如图所示，分别说明每种情况下力F做功的正负，并求出各力做的功图5对功的理解1下列四幅图片所描述的情景中，人对物体做功的是()正功、负功的判定2质量为m的物体放在粗糙的水平面上，受到水平力F的作用，下列叙述中正确的是()A如果物体做匀加速直线运动，则力F一定做正功B如果物体做匀加速直线运动，则力F可能做负功C如果物体做匀减速直线运动，则力F可能做正功D如果物体做匀减速直线运动，则力F可能做负功功的计算3用水平恒力F作用于质量为m的物体，使之在光滑的水平面上沿力的方向移动距离s，恒力F做功为W1；再用该恒力作用在质量为2m的物体上，使之在粗糙的水平面上移动同样的距离s，恒力F做功为W2，则两次恒力做功的关系是()AW1W2 BW1W2CW1W2 D无法判断4如图6所示，利用斜面从货车上卸货，每包货物的质量m20 kg，斜面倾角37，斜面的长度l0.5 m，货物与斜面间的动摩擦因数0.2，求货物从斜面顶端滑到底端的过程中受到的各个力所做的功以及合外力做的功(取g10 m/s2)图6答案精析第1章功和功率第1讲机械功预习导学一、1.力的方向F和s的乘积2力力的方向3Fscos 4焦耳1 Nm想一想甲图、乙图中，人对物体有力的作用，但物体在力的方向上没有位移，故不做功丙图中起重机的拉力对货物做功物体受到的力和物体在力的方向上发生的位移是做功的两个必要因素二、1.(1)90正动(2)90(3)180负克服力阻物体克服这个力做了功2各个力分别对物体做功的代数和F合scos 想一想可根据力和速度的夹角大小，当F、v夹角为锐角时，F做正功；F、v夹角为钝角时，F做负功；F、v夹角为直角时，F不做功课堂讲义例1D力和在力的方向上的位移是做功的两个不可缺少的因素，故只有选项D正确例2(1)16 J(2)8.4 J(3)0(4)0(5)7.6 J解析(1)对物体进行受力分析，如图所示W1Fscos 1020.8 J16 J(2)NGFsin 20 N100.6 N14 NfN0.314 N4.2 NW2f scos 1804.22 J8.4 J(3)W3Gscos 900(4)W4Nscos 900(5)WW1W2W3W47.6 J也可由合力求总功F合Fcos f100.8 N4.2 N3.8 NF合与s方向相同，所以WF合s3.82 J7.6 J例3D在加速、匀速、减速的过程中，电梯对人的支持力与人的位移方向始终相同，所以电梯对人的支持力始终对人做正功，故D正确例4见解析解析甲图中力F做正功WFscos(180)Fscos 305 J.乙图中力F做负功WFscos(18030)Fscos 1505 J.丙图中力F做正功，WFscos 305 J.丁图中力F做正功，WFs10 J对点练习1AD2.ACD3.C4重力做的功60 J支持力做的功0摩擦力做的功16 J合力做的功44 J解析斜面上的货物受到重力G，斜面支持力N和摩擦力f共三个力的作用货物位移的方向沿斜面向下，可以用正交分解法，将货物所受的重力分解到与斜面平行的方向和与斜面垂直的方向可以看出，三个力中重力和摩擦力对货物做功，而斜面支持力对货物没有做功其中重力G对货物做的功W1mglsin 3720100.50.6 J60 J.支持力N对货物没有做功W20.摩擦力f对货物做负功W3mgcos 37lcos 1800.220100.80.5 J16 J.所以，外力做的总功为WW1W2W3(60016)J44 J.若先计算合外力再求功，则合外力做的功WF合l(mgsin 37mgcos 37)l(20100.60.220100.8)0.5 J44 J.