高中物理課件追尋守恒量——能量功.ppt

第七章,新知預習巧設計,名師課堂 一點通,要點一,要點二,第 1、2 節(jié),創(chuàng)新演練 大沖關,隨堂檢測歸納小結(jié),課下作業(yè)綜合提升,要點三,1了解自然界中存在的守恒量能量， 理解動能和勢能的概念。 2理解功的概念，會利用功的公式進行 有關計算。 3理解正功與負功的意義，并會解釋生 活中有關做功與否的實例。,讀教材填要點,1追尋守恒量 (1)伽利略的實驗探究： 如圖711所示,圖711,過程： 讓小球從斜面A滾落，它會繼續(xù)滾上斜面B。 現(xiàn)象： 無論斜面B比斜面A陡些或緩些，小球的速度最后總會在斜面上的某點變?yōu)镺，這一點距斜面底端的高度與它出發(fā)時的高度 。 結(jié)論： 這一事實說明某個量是 的。在物理學中我們把這個量叫做能量或能。,相同,守恒,(2)勢能： 相互作用的物體憑借其 而具有的能量。 (3)動能： 物體由于 而具有的能量。 (4)勢能和動能的轉(zhuǎn)化： 從伽利略的斜面實驗我們可以看出，勢能和動能可以相互轉(zhuǎn)化。小球從斜面上某一高度滾落至斜面底端的過程中 轉(zhuǎn)化為 ；小球從斜面底端沿斜面升高時， 又轉(zhuǎn)化為 ，若忽略空氣阻力和摩擦，在動能與勢能轉(zhuǎn)化過程中能量是守恒的。,位置,運動,勢能,動能,動能,勢能,2功 (1)含義：一個物體受到力的作用，并在力的方向上發(fā)生了一段位移。這個力一定對物體做了功。 (2)做功的兩個因素： ； 物體在力的方向上發(fā)生的 。 (3)單位：在國際單位制中，功的單位是 ，符號是J。 (4)公式： 力F與位移l同向時，W ； 力F與位移l有夾角時，W 。 (5)功是標量，其正負既不表示 ，也不表示大小。,力,位移,焦耳,Fl,Flcos ,方向,正功,不做功,負功,3正功和負功 (1)恒力做功的情形： 由公式WFlcos 可知，力對物體做正功還是做負功，由F的方向與位移l的方向間的夾角決定，具體情況見下表：,(2)物體做曲線運動的情形： 看力F的方向與 的方向間的夾角，若為銳角則做正功，若為直角則不做功，若為鈍角則做負功。 4合力的功 當一個物體在幾個力的共同作用下發(fā)生一段位移時，這幾個力對物體所做的總功，等于各個力分別對物體所做功的 ，也就是這幾個力的 對物體所做的功。,速度v,代數(shù)和,合力,試身手夯基礎,1在伽利略的斜面實驗中，小球停下來的高度為h1，與它出 發(fā)時的高度h2相同，我們把這一事實說成是“某個量守恒”， 下面說法中正確的是 ( ) A小球在運動的過程中速度是守恒的 B小球在運動的過程中高度是守恒的 C小球在運動的過程中動能是守恒的 D小球在運動的過程中能量是守恒的 解析：伽利略的斜面實驗中，小球的高度、速度、勢能都隨時間變化，而能量恒定不變，故D正確。 答案：D,2下列關于做功的說法中正確的是 ( ) A凡是受力作用的物體，一定有力對物體做功 B凡是發(fā)生了位移的物體，一定有力對物體做功 C只要物體受力的同時又有位移發(fā)生，則一定有力對 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 定有力對物體做功,解析：做功的兩個必要條件是：力和物體在力的方向上的位移，也就是說，只有力或只有位移是不符合做功條件的，故A、B錯誤；若物體發(fā)生位移的同時，也受力的作用，當力與位移垂直時，此力并不做功，故C錯，D對。 答案：D,3下列說法中正確的是 ( ) A功是矢量，正、負表示方向 B功是標量，正、負表示外力對物體做功，還是物體 克服外力做功 C力對物體做正功還是做負功取決于力和位移的方向 關系 D力對物體做的功總是在某過程中完成的，所以功是 一個過程量,解析：功是標量，但有正功、負功之分，其正負由力和位移的方向關系決定，正功表示外力對物體做功，負功表示物體克服外力做功，力做功與物體運動過程有關，是個過程量，故A錯誤，B、C、D均正確。 答案：BCD,4如圖712所示，靜止在光滑水平面 上的物體質(zhì)量m25 kg，在與水平方向成60角斜向上的力F作用下運動10 s，已知F10 N，求在這10 s內(nèi)力F所做的功。(取g10 m/s2),圖712,答案：50 J,1功的概念 (1)做功的兩個必不可少的因素： 理解功的概念，首先要知道做功的兩個不可缺少的因素：力和物體在力的方向上發(fā)生的位移。力對物體是否做了功只與這兩個因素有關，與其他因素諸如物體運動的快慢、運動的性質(zhì)、物體質(zhì)量等無關，與物體是否受其他力無關。 (2)功是一個過程量，總是與一個具體的過程相對應，同 時功與具體的某個力或某幾個力相對應，通常我們說某個力或某幾個力所做的功。,2對功的公式的理解 對功的公式WFlcos ，應從以下幾方 面加強理解： (1)公式中的F是恒力，即公式WFlcos 并不是普遍適用的，它只適用于大小和方向均不變的恒力做功。例如，如圖713所示，被壓縮的彈簧將物體彈出的過程中，彈力所做的功就是變力做功，力F的大小時刻在變化，這時WFlcos 就不適用了。 (2)公式中的l是指力的作用點的位移。,圖713,(3)公式中的是指力的方向和位移方向的夾角，即代表力和位移兩個矢量箭頭所指方向間的夾角。 (4)F與l必須具備同時性，即l必須是力F作用過程中物體的位移。如果力消失后物體繼續(xù)運動，力所做的功就只跟力作用的那段位移有關，跟其余的位移無關。 3對功的正負的理解 (1)功是標量，但有正、負之分，其正負可由力與位移或速度的夾角小于90還是大于90來區(qū)分。 (2)功的正、負不表示大小，只說明力在這個運動過程中是動力還是阻力。,1如圖714所示，質(zhì)量為m的物體置于傾角為的斜面上，物體與斜面間的動摩擦因數(shù)為，在外力作用下，斜面以加速度a沿水平方向向左做勻加速運動，運動中物體m與斜面體相對靜止。則關于斜面對m的支持力和摩擦力的下列說法中錯誤的是 ( ) A支持力一定做正功 B摩擦力一定做正功 C摩擦力可能不做功 D摩擦力可能做負功,圖714,思路點撥 解答本題時應注意以下兩點： (1)先確定力與物體位移的夾角大小，再判斷力做功的正負。 (2)物體所受的摩擦力的方向與加速度a的大小有關。 解析 支持力方向垂直斜面向上，故支持力一定做正功。 而摩擦力是否存在需要討論。 當agtan 時，摩擦力不存在，不做功 當agtan ，摩擦力沿斜面向下，做正功 當agtan ，摩擦力沿斜面向上，做負功。 綜上所述，B是錯誤的。 答案 B,力做正功還是負功的判斷方法： (1)看力F與位移l的夾角： 90，力做正功，90，力做負功； (2)看力F與速度v的夾角： 90，力做正功，90，力做負功； (3)看速率增大還是減少，若在力作用下速率增大，此力做正功，反之做負功,1單個恒力做功 直接用公式WFlcos 計算。 2多個恒力同時作用的總功 (1)先求物體所受的合外力，再根據(jù)公式W合F合lcos 求合外力的功。 (2)先根據(jù)WFlcos ，求每個分力做的功W1、W2、Wn，再根據(jù)W合W1W2Wn，求合力的功。,名師點睛 (1)先求各個力做的功，再求總功時，應用的是算術運算法則，而不是矢量運算法則。 (2)求某一個力做的功時，不受其他力存在的影響。,2如圖715所示，在光滑水平面上， 物體受兩個相互垂直的大小分別為F13 N和 F24 N的恒力，其合力在水平方向上，從靜 止開始運動10 m，求： (1)F1和F2分別對物體做的功是多少？代數(shù)和為多大？ (2)F1和F2合力為多大？合力做功是多少？ 思路點撥 力F1和F2及其合力均為恒力，可以用功的公式WFlcos 求解它們的功。,圖715,答案 (1)18 J 32 J 50 J (2)5 N 50 J,(1)如果物體處于平衡狀態(tài)或某一方向受力平衡時，或者物體在某一方向上做勻變速直線運動時(合力等于ma)，先求合力再求功的方法更簡捷； (2)如果已知物體所受的力之中有的不做功，有的做功且方便求得該力的功(如重力功)時，選擇W合W1W2Wn簡單方便。,1將變力做功轉(zhuǎn)化為恒力做功 (1)分段法： 力在全程是變力，但在每一個階段是恒力，這樣就可以先計算每個階段的功，再利用求和的方法計算整個過程中變力做的功。,(2)微元法： 當力的大小不變，力的方向時刻與速度同向(或反向)時，把物體的運動過程分為很多小段，這樣每一小段可以看成直線，先求力在每一小段上的功，再求和即可。例如，滑動摩擦力、空氣阻力總與物體相對運動的方向相反，可把運動過程細分，其中每一小段都是恒力做功，整個運動過程中所做的總功是各個階段所做功的和，即力與路程的乘積。,圖716,2利用圖像法求變力做功 如圖717所示，在Fl圖像中，若能求 出圖線與l軸 所圍的面積，則這個面積即為F在 這段位移l上所做的功。類似在vt圖像中，圖線 與t軸所圍的面積表示位移。 名師點睛 大小不變的空氣阻力、滑動摩擦力在往返運動過程中做功與路徑有關，做功大小等于力與路程大小的乘積，即WFs路。,圖717,3.如圖718所示，輕彈簧一端與豎直墻壁連接，另一端與一質(zhì)量為 m 的木塊連接，放在光滑的水平面上，彈簧的勁度系數(shù)為k，彈簧處于自然狀態(tài)，用水平力緩慢拉木塊，使木塊前進x, 求這一過程中拉力對木塊做了多少功？,圖718,思路點撥 解答本題應注意以下兩個方面： (1)拉力F為變力。 (2)拉力F隨位移均勻變化。,(1)若力的大小不變，方向時刻在改變，可用微元法將求變力做功轉(zhuǎn)化為求恒力做功。 (2)若力的方向不變，大小隨位移均勻變化，則可先求平均作用力，再求平均作用力的功。也可用圖像法求功。,1(對應要點一)下列關于力做功的說法中正確的是 ( ) A人用力F300 N將足球踢出，球在空中飛行40 m，人 對足球做功1 200 J B人用力推物體，但物體未被推動，人對物體做功為零 C物體豎直上升時，重力不做功 D只有恒力才能做功，變力不能做功,解析：人用力踢足球時，力F不是始終作用于足球上，A錯誤；人用力推物體，物體位移為零，則人對物體做功為零，B正確；物體豎直上升時，重力做負功，C錯誤；只要物體在力的方向上有位移，力就對物體做功，無論此力是恒力還是變力，D錯誤。 答案：B,2(對應要點一)一人乘電梯從1樓到20樓，在此過程中經(jīng)歷了 先加速，后勻速，再減速的運動過程，則電梯對人的支持力的做功情況是 ( ) A加速時做正功，勻速時不做功，減速時做負功 B加速時做正功，勻速和減速時做負功 C加速和勻速時做正功，減速時做負功 D始終做正功 解析：在加速、勻速、減速的過程中，支持力與人的位移方向始終相同，所以支持力始終對人做正功，故D正確。 答案：D,3(對應要點二)同一個物體，分別沿兩個光滑斜面由B、 C勻速提升到A。如圖719所示，若沿兩個斜面的拉力分別為FB、FC。兩個過程中拉力做的功分別為WB、WC。則 ( ) AWBWC FBWC FBFC DWBWC FBFC,圖719,解析：物體勻速上升，有FBmgsin B，F(xiàn)Cmgsin C，因BC，故FBFC；又WBFBlABmglABsin B，WCFClACmglACsin C，又lABsin BlACsin C，故WBWC，只有B正確。 答案：B,4(對應要點三)靜止在水平面上的 物體M，受到一水平向右的推力作 用，在推力作用下向右運動了4 m， 水平推力隨物體位移的變化圖像如 圖7110所示，推力的最大值為4 N，且力隨位