2018-2019学年高中物理第1章功和功率第2节功和能学案鲁科版必修2 .doc

第2节 功和能一、课前预习：1、机械功的原理：使用任何机械时， 对机械所做的 总是等于机械 ，简称为 ，公式 。2、功的原理是机械的 ，是机械做功所遵循的 ，由此说明任何机械 。3、能的概念：如果一个物体的能够对别的物体 ，我们就说这个物体具有能量。4、能的转化， 的过程就是能量转化的过程，做了多少 ，就表示有多少 从一种形式 为另一种形式。所以说： 是能量变化的量度。5、做功的机械是 、 的装置，机械做功，只能将能量从 转移到 ，或者将 转化为 ，它不能 或者 。二、典例分析：例1 如图所示，质量为m的物体，受水平力F的作用，在粗糙的水平面上运动，下列说法中正确的是（ ）A如果物体做加速直线运动，F一定对物体做正功B如果物体做减速直线运动，F一定对物体做负功C如果物体做匀速直线运动，F也可能对物体做正功D如果物体做匀速直线运动，F一定对物体做正功分析：水平面粗糙，物体除受F外，还受摩擦力 作用， 的方向总是与物体运动方向相反当F的方向与物体运动方向相同，且 时，物体作加速直线运动，此时物体的位移与F方向一致，F作正功，故选A当F的方向与物体运动速度方向相同，且 时，物体作匀速直线运动，此时物体的位移方向也和F方向一致，F作正功，故选D物体作减速直线运动的情况有两种，其一、F和v方向一致，但 ，此种情况物体做正功；其二、F和v方向相反，即与 方向相同，此种情况F做负功故选C解：本题正确选项是ACD点评：F做正功还是负功，要看F的方向与位移方向是相同还是相反，当物体做加速或匀速直线运动时，F的方向一定与位移方向相同；当物体做减速直线运动时包括两种情况，一种是力F方向与位移方向相反，即物体向左运动，这样力F做负功，另一种情况是力F方向与位移方向相同（此时F小于摩擦力），F做正功例2用水平恒力F作用在质量为M的物体上，使之在光滑的水平面上沿力的方向移动距离s，恒力做功为 ，再用该恒力作用于质量为m（ ）的物体上，使之在粗糙的水平面上移动同样距离s，恒力做功为 ，则两次恒力做功的关系是（ ）ABCD无法判断分析：在粗糙水平面上移动一段距离，跟在光滑水平面上移动的相同距离，对力F做功来说， 是相同的，即 。解：正确选项为C点评：求功时，必须要明确哪个力在哪个过程中的功根据功的定义，力F所做的功与F的大小及在F的方向上发生的位移大小的乘积有关，与物体是否受其它力及物体的运动状态等其它因素均无关即力做功具有独立性例3 如图所示，拉力F使质量为m的物体匀速地沿着长为L倾角为 的斜面的一端向上滑到另一端，物体与斜面间的动摩擦因数为 ，分别求作用在物体上各力对物体所作的功分析：选物体为研究对象，其受力为拉力F，重力mg，弹力 ，摩擦力 。解：（1）拉力F对物体所做的功为 由于物体作匀速运动，故 所以 即拉力F对物体做正功此拉力F，一般称为动力或牵引力（2）重力mg对物体所做的功为： 即重力对物体做负功，即亦物体克服重力所做的功为 。（3）摩擦力对物体所做的功为 即摩擦力对物体做负功也可以说是物体克服摩擦力做了功 （4）弹力 对物体所做的功为 即弹力对物体不做功点评：讲功必须分清是哪个力做的功，在解题时一定要注意题目中是求哪个力做的功，正确找出力F、位移s和夹角 的关系。三、跟踪练习：1. 如图，一轻绳的一端系在固定粗糙斜面上的O点，另一端系一小球给小球一足够大的初速度，使小球在斜面上做圆周运动在此过程中，OA小球的机械能守恒B重力对小球不做功C绳的张力对小球不做功D在任何一段时间内，小球克服摩擦力所做的功总是等于小球动能的减少O/sm1F/N610321032. 如图是汽车牵引力F和车速倒数的关系图像，若汽车质量为2103kg，由静止开始沿平直公路行驶，阻力恒定，最大车速为30m/s，则在车速为15m/s时汽车发动机功率为_W；该汽车作匀加速运动的时间为_s.3. 据2008年2月18日北京新闻报导：北京地铁10号线进行运行试验。为节约能源，一车站站台建得高些，车辆进站时要上坡将动能转换为重力势能，出站时要下坡将重力势能换为动能，如图所示。已知坡长为x，坡高为h，重力加速度为g，车辆的质量为m，进站车辆到达坡下A处时的速度为v0，此时切断电动机的电源。（1）车辆在上坡过程中，若只受重力和轨道的支持力，求车辆“冲”到站台上的速度多大？（2）实际上车辆上坡时，还受到其它阻力作用，要使车辆能“冲”上站台，车辆克服其它阻力做的功最大为多少？hA4.如图所示，在距水平地面高为0.4m处，水平固定一根长直光滑杆，在杆上P点固定一定滑轮，滑轮可绕水平轴无摩擦转动，在P点的右边，杆上套有一质量m=2kg小球A。半径R0.3m的光滑半圆形细轨道，竖直地固定在地面上，其圆心O在P点的正下方，在轨道上套有一质量也为m=2kg的小球B。用一条不可伸长的柔软细绳，通过定滑轮将两小球连接起来。杆和半圆形轨道在同一竖直面内，两小球均可看作质点，且不计滑轮大小的影响，g取10m/s2。现给小球A一个水平向右的恒力F55N。求： （1）把小球B从地面拉到P点正下方C点过程中，力F做的功； （2）小球B运动到C处时的速度大小；BAPOF （3）小球B被拉到离地多高时与小球A速度大小相等。5、 如图所示，一个质量为m的木块，放在倾角为 的斜面体上，当斜面与木块保持相对静止沿水平方向向右匀速移动距离s的过程中，作用在木块上的各个力分别做功多少？合力的功是多少？ 6 如图所示，木块A放在木块B的左上端，用恒力F将A拉至B的右端第一次将B固定在地面上，F做的功为 ；第二次让B可以在光滑的地面上自由滑动，F做的功为 比较两次做功，应有A B C D无法比较7、火车在运行中保持额定功率2500kW，火车的总质量是1000t，所受阻力恒定为 N。求：（1）火车的加速度是 时，速度是多大？（2）火车的速度是12m/s时，加速度是多少？（3）火车的最大速度是多少？参考答案一、课前预习：参考答案：1、动力、功、克服阻力所做的功、功的原理、W输入=W输出W损失2、基本原理、基本规律、都不能省功3、做功 4做功、功、能、转化、功5、传递能量、实现能量转化、一个物体、另一个物体。一种形式的能量、产生消灭。三、跟踪练习：1. 点拨：此题属于功能关系的应用。由于摩擦力做功，机械能不守恒，任一时间内小球克服摩擦力所做的功总是等于小球机械能的减少。转动过程重力做功，绳的张力总与运动方向垂直，不做功。此题选C。O/sm1F/N610321032.点拨：功率及机场启动问题。由图知当v=15m/s时，F=4103N6104N,因此仍处在额定功率阶段，匀加速运动末速度，又v=at，F=6103N，解之得t=5s.3. 点拨：动能定理的应用。（1）车辆上坡过程，机械能守恒，设车辆“冲”坡站台的速度为v，则有：（6分），解得：（2分）（2）车辆上坡过程，受到最大阻力功，冲到站台上的速度应为零，设最大阻力功为Wf，由动能定理有：（6分）解得：（2分）4.点拨：综合问题（1）小球B运动到P点正下方过程中的位移为（m）（2分） 得：WF=FxA=22J（2分）（2）由动能定理得 代入数据得：v=4m/s（4分）当绳与圆环相切时两球的速度相等。=0.225m（4分）5、解：沿斜面建立直角坐标将重力正交分解，由于物体相对斜面静止而在水平面上做匀速运动，根据力的平衡条件可得斜面对木块的支持力 为 斜面对木块的静摩擦力 为 支持力 与位移s间的夹角为 ，则支持力做的功 摩擦力 与位移s的夹角为 ，则摩擦力 做功 重力与位移的夹角为90，则重力做的功 合力做的功等于各个力做功的代数和，即 点评：可以看出，斜面对物体的弹力有的做功、有的不做功，关键在于物体在这个弹力的方向上是否有位移不能简单的说斜面的弹力对物体不做功。本题合力做的功也可以先计算出合力，再求出合力的功 6 、分析：根据功的定义，力F做的功只与力的大小及力的方向上发生的位移大小的乘积有关，位移的大小与参考系的选择无关，在没有指定参考系时，一般是以地球为参考系，A物相对于B的位移在两种情况下是一样的，但在第一种情况中，B相对于地面是静止的，故第二次A对地的位移大于第一次A对地的位移，即第二次做功多一些解：正确选项为D点评：功的计算公式 中的位移s一般均是以地球为参考系的。7、解：（1）根据牛顿第二定律，得 又因 所以 （2）根据牛顿第二定律，得 又因 所以 （3）根据牛顿第二定律，得 当 时，火车速度最大所以 点评：此类问题关键是发动机的功率是否达到额定功率，若在额定功率下启动，则一定是变加速度运动。因为牵引力随速度的增大而减小。求解时不能用匀变速运动的规律求解。