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

2019-2020年高中物理 第1章 功和功率 第1講 機(jī)械功學(xué)案 魯科版必修2目標(biāo)定位1.理解功的概念，掌握功的公式并能進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算.2.理解正功和負(fù)功的物理意義，能判斷功的正負(fù).3.理解總功，能計(jì)算多個(gè)外力對(duì)物體所做的總功一、機(jī)械功的含義1含義：作用于某物體的恒力大小為F，該物體沿_運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)位移s，則_叫機(jī)械功，簡(jiǎn)稱功2做功的兩個(gè)不可缺少的因素是：_和物體在_上發(fā)生的位移3功的一般計(jì)算公式W_.4單位：在國(guó)際單位制中，功的單位是_，符號(hào)是J.1 J_.想一想如圖1所示，下列人或機(jī)械對(duì)物體的力做功嗎？功的大小與哪些因素有關(guān)呢？圖1二、機(jī)械功的計(jì)算1正功和負(fù)功(1)當(dāng)0_時(shí)，W0，力對(duì)物體做_功，力是物體運(yùn)動(dòng)的_(填“動(dòng)”或“阻”)力(2)當(dāng)_時(shí)，W0，表示力對(duì)物體不做功，力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)既不起動(dòng)力作用，也不起阻力作用(3)當(dāng)90_時(shí)，W0，力對(duì)物體做_功，或者說(shuō)物體_做了功，力是物體運(yùn)動(dòng)的_(填“動(dòng)”或“阻”)力一個(gè)力對(duì)物體做負(fù)功往往說(shuō)成_(取絕對(duì)值)2外力做的總功的計(jì)算：一個(gè)物體同時(shí)受到幾個(gè)力的作用發(fā)生位移時(shí)，這幾個(gè)力做的總功等于_，即W總W1W2W3W4.在計(jì)算幾個(gè)力的總功時(shí)，也可先求合力，再應(yīng)用功的公式求解，即W總_.想一想當(dāng)物體受變力作用做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，怎樣判斷該力做功的正負(fù)呢？一、對(duì)功的理解1力對(duì)物體是否做功，決定于兩個(gè)因素：做功的力；物體在力的方向上的位移而與其他因素，諸如物體運(yùn)動(dòng)的快慢、運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)、接觸面是否光滑、物體質(zhì)量的大小等均無(wú)關(guān)系2功是一個(gè)過(guò)程量，描述的是力在物體沿力的方向上發(fā)生位移的過(guò)程中的積累效應(yīng)例1下列關(guān)于力做功的說(shuō)法正確的是()A凡是受到力的作用的物體，一定有力對(duì)物體做功B凡是發(fā)生了位移的物體，一定有力對(duì)物體做功C只要物體受力的同時(shí)又有位移發(fā)生，則一定有力對(duì)物體做功D只要物體受力，又在力的方向上發(fā)生了位移，則一定有力對(duì)物體做功二、功的計(jì)算1對(duì)WFscos 的理解(1)WFscos 僅適用于計(jì)算恒力的功，不能直接用于求變力做功(2)F表示力的大小，s表示力的作用點(diǎn)相對(duì)于地面的位移的大小(s也常常說(shuō)是物體相對(duì)于地面的位移大小)，表示力和位移方向間的夾角(3)公式可以表達(dá)為WFscos ，意義是功等于沿力F方向的分位移與力的乘積；公式也可以表達(dá)為WFcos s，意義是功等于位移與沿位移方向的分力的乘積2幾個(gè)力的總功的求法(1)先由WFscos 計(jì)算各個(gè)力對(duì)物體所做的功W1、W2、W3、然后求所有力做功的代數(shù)和，即W合W1W2W3.(2)先由力的合成或根據(jù)牛頓第二定律求出合力F合，然后由W合F合scos 計(jì)算總功，此時(shí)為F合的方向與s的方向間的夾角例2如圖2所示，質(zhì)量為m2 kg的物體靜止在水平地面上，受到與水平地面夾角為37、大小F10 N的拉力作用，物體移動(dòng)了s2 m，物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.3，g取10 m/s2.求：(sin 370.6，cos 370.8)圖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)彈力N所做的功W4；(5)合力F合所做的功W.三、對(duì)功的正、負(fù)的理解及判定1功是標(biāo)量，功的正、負(fù)既不表示方向，也不表示功的大小，只表示是動(dòng)力做功還是阻力做功2功的正、負(fù)判定圖3(1)根據(jù)力和位移的夾角判斷例如(如圖3所示)，物體a由斜面頂端靜止滑下，a受到的重力G對(duì)物體做正功，因?yàn)橹亓與位移L之間的夾角小于90.(2)根據(jù)運(yùn)動(dòng)物體的速度方向和受力方向的夾角判斷例如，人造地球衛(wèi)星在橢圓軌道上運(yùn)行，由如圖4所示中的人造地球衛(wèi)星由a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的過(guò)程中，萬(wàn)有引力做負(fù)功因?yàn)槿f(wàn)有引力的方向和速度方向的夾角大于90.圖4例3一人乘電梯從1樓到20樓，在此過(guò)程中經(jīng)歷了先加速，后勻速，再減速的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，則電梯對(duì)人的支持力的做功情況是()A加速時(shí)做正功，勻速時(shí)不做功，減速時(shí)做負(fù)功B加速時(shí)做正功，勻速和減速時(shí)做負(fù)功C加速和勻速時(shí)做正功，減速時(shí)做負(fù)功D始終做正功例4如圖5所示，物體在力的作用下在水平面上發(fā)生一段位移s，試分別計(jì)算這四種情況下力F對(duì)物體所做的功設(shè)在這四種情況下力F和位移s的大小都相同：F10 N，s1 m，角的大小如圖所示，分別說(shuō)明每種情況下力F做功的正負(fù)，并求出各力做的功圖5對(duì)功的理解1下列四幅圖片所描述的情景中，人對(duì)物體做功的是()正功、負(fù)功的判定2質(zhì)量為m的物體放在粗糙的水平面上，受到水平力F的作用，下列敘述中正確的是()A如果物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則力F一定做正功B如果物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則力F可能做負(fù)功C如果物體做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，則力F可能做正功D如果物體做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，則力F可能做負(fù)功功的計(jì)算3用水平恒力F作用于質(zhì)量為m的物體，使之在光滑的水平面上沿力的方向移動(dòng)距離s，恒力F做功為W1；再用該恒力作用在質(zhì)量為2m的物體上，使之在粗糙的水平面上移動(dòng)同樣的距離s，恒力F做功為W2，則兩次恒力做功的關(guān)系是()AW1>W2 BW1<W2CW1W2 D無(wú)法判斷4如圖6所示，利用斜面從貨車上卸貨，每包貨物的質(zhì)量m20 kg，斜面傾角37，斜面的長(zhǎng)度l0.5 m，貨物與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.2，求貨物從斜面頂端滑到底端的過(guò)程中受到的各個(gè)力所做的功以及合外力做的功(取g10 m/s2)圖6答案精析第1章功和功率第1講機(jī)械功預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)一、1.力的方向F和s的乘積2力力的方向3Fscos 4焦耳1 Nm想一想甲圖、乙圖中，人對(duì)物體有力的作用，但物體在力的方向上沒(méi)有位移，故不做功丙圖中起重機(jī)的拉力對(duì)貨物做功物體受到的力和物體在力的方向上發(fā)生的位移是做功的兩個(gè)必要因素二、1.(1)90正動(dòng)(2)90(3)180負(fù)克服力阻物體克服這個(gè)力做了功2各個(gè)力分別對(duì)物體做功的代數(shù)和F合scos 想一想可根據(jù)力和速度的夾角大小，當(dāng)F、v夾角為銳角時(shí)，F(xiàn)做正功；F、v夾角為鈍角時(shí)，F(xiàn)做負(fù)功；F、v夾角為直角時(shí)，F(xiàn)不做功課堂講義例1D力和在力的方向上的位移是做功的兩個(gè)不可缺少的因素，故只有選項(xiàng)D正確例2(1)16 J(2)8.4 J(3)0(4)0(5)7.6 J解析(1)對(duì)物體進(jìn)行受力分析，如圖所示W(wǎng)1Fscos 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也可由合力求總功F合Fcos f100.8 N4.2 N3.8 NF合與s方向相同，所以WF合s3.82 J7.6 J例3D在加速、勻速、減速的過(guò)程中，電梯對(duì)人的支持力與人的位移方向始終相同，所以電梯對(duì)人的支持力始終對(duì)人做正功，故D正確例4見解析解析甲圖中力F做正功WFscos(180)Fscos 305 J.乙圖中力F做負(fù)功WFscos(18030)Fscos 1505 J.丙圖中力F做正功，WFscos 305 J.丁圖中力F做正功，WFs10 J對(duì)點(diǎn)練習(xí)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解析斜面上的貨物受到重力G，斜面支持力N和摩擦力f共三個(gè)力的作用貨物位移的方向沿斜面向下，可以用正交分解法，將貨物所受的重力分解到與斜面平行的方向和與斜面垂直的方向可以看出，三個(gè)力中重力和摩擦力對(duì)貨物做功，而斜面支持力對(duì)貨物沒(méi)有做功其中重力G對(duì)貨物做的功W1mglsin 3720100.50.6 J60 J.支持力N對(duì)貨物沒(méi)有做功W20.摩擦力f對(duì)貨物做負(fù)功W3mgcos 37lcos 1800.220100.80.5 J16 J.所以，外力做的總功為WW1W2W3(60016)J44 J.若先計(jì)算合外力再求功，則合外力做的功WF合l(mgsin 37mgcos 37)l(20100.60.220100.8)0.5 J44 J.