2019-2020年高中物理 第1章 功和功率 第2講 功和能學(xué)案 魯科版必修2.doc

2019-2020年高中物理 第1章 功和功率 第2講 功和能學(xué)案 魯科版必修2目標(biāo)定位1.知道機(jī)械功的原理，理解使用任何機(jī)械都不能省功.2.理解功和能的含義，能舉例說(shuō)明功是能量轉(zhuǎn)化的量度.3.知道機(jī)械做功的本質(zhì)是能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程一、機(jī)械功的原理1內(nèi)容：使用任何機(jī)械時(shí)，_對(duì)機(jī)械所做的功總是等于機(jī)械_所做的功2表達(dá)式：W動(dòng)W阻_或?qū)懗蒞輸入W輸出_.3說(shuō)明：機(jī)械功的原理說(shuō)明，使用任何機(jī)械都_想一想使用任何機(jī)械都不省功，人們?yōu)楹我褂煤?jiǎn)單機(jī)械呢？二、做功和能的轉(zhuǎn)化1能的概念：如果一個(gè)物體能夠_，我們就說(shuō)這個(gè)物體具有能量2功和能之間的關(guān)系：做功的過(guò)程就是_的過(guò)程做了多少功，就表示有多少能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式因此，功是_的量度3機(jī)械做功的本質(zhì)：做功的機(jī)械是傳遞能量、實(shí)現(xiàn)_的裝置機(jī)械做功，只能將能量從一個(gè)物體_到另一個(gè)物體，或者將一種形式的能量_為另一種形式的能量.一、對(duì)機(jī)械功原理的理解1功的原理的表達(dá)式：(1)不使用機(jī)械時(shí)：W輸入W輸出(或W動(dòng)W阻)(2)使用機(jī)械時(shí)：W動(dòng)W阻W有用W額外(或W輸入W輸出W損失)(3)功的意義：W動(dòng)W總表示動(dòng)力對(duì)機(jī)械做的功；W阻表示機(jī)械克服所有阻力做的功；W有用W輸出表示機(jī)械克服有用阻力做的功；W額外W損失表示機(jī)械克服額外阻力做的功2不能省功的含義：“不省功”是功的原理的核心“不省功”有兩層含義：(1)等于(即理想機(jī)械)，是指使用機(jī)械做的功與不使用機(jī)械而直接用手所做的功是相等的(2)大于，即費(fèi)功(即非理想機(jī)械)，是指使用機(jī)械做的功比不使用機(jī)械而直接用手所做的功多使用非理想機(jī)械時(shí)必然存在無(wú)用阻力，它對(duì)完成工作沒(méi)有意義，所以又把它叫做無(wú)用功或額外功做功的目的是克服有用阻力而做功，所以這一部分功是有意義的，稱為有用功使用任何機(jī)械時(shí)，動(dòng)力對(duì)機(jī)械所做的功等于機(jī)械克服阻力所做的功，包括有用阻力和無(wú)用阻力(或額外阻力)3由于克服額外阻力所做的額外功的存在，實(shí)際上使用任何機(jī)械總是費(fèi)功的4機(jī)械在生活中的應(yīng)用：(1)省力機(jī)械：千斤頂、螺絲刀、斜面、鉗子等(2)省位移的機(jī)械：自行車、筷子、魚(yú)竿等(3)不省力也不省位移，只改變工作方式的機(jī)械：定滑輪、等臂杠桿等注意：使用機(jī)械可以省力或省位移，但不能省功例1如圖1所示，通過(guò)一個(gè)定滑輪和一個(gè)動(dòng)滑輪組成的滑輪組，將一重物勻速提高2 m，已知重物的質(zhì)量為100 kg，動(dòng)滑輪自身的質(zhì)量為1 kg，繩的質(zhì)量和摩擦均不計(jì)，(g取10 m/s2)求：圖1(1)人的拉力大小及拉力做的功；(計(jì)算結(jié)果保留四位有效數(shù)字)(2)該機(jī)械的有用功和額外功針對(duì)訓(xùn)練利用斜面把100 N的貨物推到高處，如果貨物所受的摩擦力為8 N，且已知斜面高為3 m，傾角為37，其他阻力不計(jì)，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、能及能的轉(zhuǎn)化之間的關(guān)系1功與能的區(qū)別：(1)能量是表征物體具有做功本領(lǐng)的物理量，是狀態(tài)量(2)功描述了力的作用效果在空間上的累積，反映了物體受力并運(yùn)動(dòng)的效果，是過(guò)程量2對(duì)功能關(guān)系的理解：(1)能量有多種不同形式，且不同形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化不同形式的能量之間的轉(zhuǎn)化通過(guò)做功來(lái)實(shí)現(xiàn)，即做功的過(guò)程就是能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程(2)做了多少功就有多少能量從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，即能量轉(zhuǎn)化的多少可用做功的多少來(lái)量度(3)功是能量轉(zhuǎn)化的量度機(jī)械是傳遞能量、實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化的裝置，它需要人們對(duì)其輸入能量，然后將能量傳遞或轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體例2關(guān)于能量轉(zhuǎn)化的說(shuō)法中正確的是()A舉重運(yùn)動(dòng)員把杠鈴舉起來(lái)，體內(nèi)的一部分化學(xué)能轉(zhuǎn)化為杠鈴的重力勢(shì)能B電流通過(guò)電阻絲使電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能C內(nèi)燃機(jī)做功的過(guò)程是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過(guò)程D做功的過(guò)程是能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程，某過(guò)程做了10 J的功，一定有10 J的能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化三、摩擦力做功的特點(diǎn)1不論是靜摩擦力，還是滑動(dòng)摩擦力都可以是動(dòng)力也可以是阻力，也可能與位移方向垂直，所以不論是靜摩擦力，還是滑動(dòng)摩擦力既可以對(duì)物體做正功，也可以對(duì)物體做負(fù)功，還可能不對(duì)物體做功2一對(duì)相互作用的靜摩擦力等大反向且物體之間相對(duì)靜止，即兩個(gè)物體的對(duì)地位移相同，由WFl cos 可判斷兩個(gè)相互作用的靜摩擦力做功的總和為零3一對(duì)相互作用的滑動(dòng)摩擦力等大反向但物體之間相對(duì)滑動(dòng)，即兩個(gè)物體的對(duì)地位移不相同，由WFl cos 可判斷兩個(gè)相互作用的滑動(dòng)摩擦力做功的總和不為零，且為負(fù)值4在有滑動(dòng)摩擦力做功的系統(tǒng)內(nèi)，機(jī)械能減少轉(zhuǎn)化為內(nèi)能例3質(zhì)量為M的木板放在光滑水平面上，如圖2所示一個(gè)質(zhì)量為m的滑塊以某一速度沿木板表面從A點(diǎn)滑至B點(diǎn)，在木板上前進(jìn)了l，同時(shí)木板前進(jìn)了x，若滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，求摩擦力對(duì)滑塊、對(duì)木板所做的功各為多少？滑動(dòng)摩擦力對(duì)滑塊、木板做的總功是多少？圖2例4如圖3所示，同一物體分別沿斜面AB、CB從斜面頂端由靜止下滑到底端則：圖3(1)物體克服摩擦阻力做的功WAB_WCB(填“”、“”或“”)(2)在物體下滑的過(guò)程中能量是如何轉(zhuǎn)化的？對(duì)機(jī)械功原理的理解1對(duì)于機(jī)械做功，下列說(shuō)法正確的是()A使用機(jī)械時(shí)，輸入功可以大于、小于或等于機(jī)械克服阻力做的功B使用機(jī)械時(shí)，輸入功一定不能小于輸出功C使用機(jī)械時(shí)，動(dòng)力對(duì)機(jī)械做的功一定不能小于輸出功D使用機(jī)械時(shí)，動(dòng)力對(duì)機(jī)械做的功等于機(jī)械輸出功和損失功之和2如圖4所示，把同一物體分別沿BA、CA、DA三個(gè)光滑斜面勻速推到同一高度的A點(diǎn)，下列說(shuō)法中正確的是()圖4A沿BA斜面最費(fèi)力，做的功最多B沿DA斜面最費(fèi)力，做的功最少C沿三個(gè)斜面做的功一樣多，沿DA斜面最省力D沿三個(gè)斜面做的功一樣多，沿BA斜面最省力對(duì)做功和能的轉(zhuǎn)化的理解3關(guān)于功和能，下列判斷正確的是()A古代的鉆木取火是通過(guò)摩擦力做功將其他能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能B舉重運(yùn)動(dòng)員把杠鈴舉起來(lái)，體內(nèi)的一部分化學(xué)能轉(zhuǎn)化為杠鈴的重力勢(shì)能C跳高運(yùn)動(dòng)員起跳時(shí)，通過(guò)體內(nèi)肌肉做功，體內(nèi)的部分化學(xué)能轉(zhuǎn)化為人的動(dòng)能D人走路時(shí)，沒(méi)有力做功所以沒(méi)有能量轉(zhuǎn)化摩擦力做功的特點(diǎn)4.如圖5所示，B物體在拉力F的作用下向左運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，A、B之間有相互作用的力，則對(duì)力做功的情況，下列說(shuō)法正確的是()圖5AA、B都克服摩擦力做功BA、B間彈力對(duì)A、B都不做功C摩擦力對(duì)B做負(fù)功，對(duì)A不做功DA、B間彈力對(duì)A不做功，對(duì)B做正功答案精析第2講功和能預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)一、1.動(dòng)力克服阻力2W有用W額外W損失3不省功想一想使用任何機(jī)械雖然都不能省功，但可以省力或省位移，改變?nèi)说墓ぷ鞣绞胶蛣趧?dòng)強(qiáng)度，提高工作的效率二、1.對(duì)別的物體做功2能量轉(zhuǎn)化能量轉(zhuǎn)化3能量轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化課堂講義例1(1)336.7 N2 020 J(2)2 000 J20 J解析(1)由題意知，動(dòng)滑輪和重物的整體受力平衡，而整體向上的方向有三根繩子承擔(dān)，即3FG1G21 010 N所以人的拉力F N336.7 N要使重物升高2 m，繩的作用點(diǎn)的位移s3h6 m.拉力做的功WFFs2 020 J(2)該機(jī)械是為了將重物提升2 m.所以有用功為W有用G1h1 0002 J2 000 J而提升過(guò)程中，克服動(dòng)滑輪的重力做功是不可避免的，這是額外的，所以額外功W額外G2h102 J20 J.針對(duì)訓(xùn)練(1)300 J40 J(2)68 N340 J解析對(duì)物體受力分析如圖所示(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.根據(jù)機(jī)械功的原理，推力F所做的功應(yīng)當(dāng)?shù)扔赪GWf，所以推力F所做的功WF300 J40 J340 J.例2ABD舉重運(yùn)動(dòng)員舉起杠鈴，使杠鈴的重力勢(shì)能變大，消耗了運(yùn)動(dòng)員本身的化學(xué)能，A正確；電流通過(guò)電阻絲，電流做功把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，B正確；內(nèi)燃機(jī)中的燃料燃燒，對(duì)外做功，把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，C錯(cuò)誤；功是能量轉(zhuǎn)化的量度，做功的過(guò)程就是能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程，D正確例3mg(lx)mgxmgl解析由題圖可知，木板的位移為sMx時(shí)，滑塊的位移為smlx，m與M之間的滑動(dòng)摩擦力fmg.由公式WFscos 可得，摩擦力對(duì)滑塊所做的功為Wmmgsmcos 180mg(lx)，負(fù)號(hào)表示做負(fù)功摩擦力對(duì)木板所做的功為WMmgsMmgx.這對(duì)滑動(dòng)摩擦力做的總功：WWmWMmg(lx)mgxmgl.例4(1)(2)見(jiàn)解析解析(1)設(shè)物體與斜面間動(dòng)摩擦因數(shù)為，斜面長(zhǎng)為L(zhǎng)，斜面傾角為，則滑動(dòng)摩擦力fmgcos 克服摩擦力做的功WffLmgcos LmgsBDsBD為斜面底端長(zhǎng)，所以WABWCB.(2)物體沿斜面下滑過(guò)程中，重力勢(shì)能減少，轉(zhuǎn)化為物體的動(dòng)能和物體和斜面間的內(nèi)能對(duì)點(diǎn)練習(xí)1BCD2.D3.ABC4BCA、B間的相互作用力f1與f2、FAB與FBA如圖所示，A沒(méi)有發(fā)生位移，f2、FBA對(duì)A不做功，B發(fā)生了位移，f1做負(fù)功，F(xiàn)AB與位移成90角，不做功，B、C對(duì)，A、D錯(cuò)