（課堂設(shè)計(jì)）2020高中物理 4.1 功學(xué)案 教科版必修2

1、第四章機(jī)械能和能源 第1節(jié)功導(dǎo)學(xué)目標(biāo) 1.理解功的概念，會(huì)用功的一般公式進(jìn)行計(jì)算，知道功有正、負(fù)之分.2.理解總功的概念，會(huì)計(jì)算合力的功1我們?cè)诔踔芯鸵呀?jīng)學(xué)習(xí)過功的概念：功是_2做功的兩個(gè)必要因素是：一是_；二是_3請(qǐng)回答下面兩個(gè)問題：(1)在圖中兩個(gè)人分別向前、后拉車，他們所用的力對(duì)車產(chǎn)生的效果相同嗎？_(2)拖拉機(jī)耕地時(shí)，對(duì)犁的拉力F是斜向上方的，而犁是在水平方向運(yùn)動(dòng)的，此時(shí)拖拉機(jī)的拉力F對(duì)犁做功嗎？_一、功的計(jì)算公式問題情境1請(qǐng)根據(jù)下面的四個(gè)問題準(zhǔn)確地判斷出力做功的必要因素：(1)人推車前進(jìn)，推力對(duì)車做了功(2)豎直下落的小球，重力對(duì)小球做了功(3)足球沿水平地面滾動(dòng)，地面對(duì)足球的支持力

2、不做功(4)運(yùn)動(dòng)員用腳將足球踢出去，在足球滾動(dòng)的過程中，運(yùn)動(dòng)員對(duì)足球沒有做功2求解下列兩種情況下力F做的功(1)如果力的方向與物體的運(yùn)動(dòng)方向一致，應(yīng)該怎樣計(jì)算這個(gè)力做的功？物體在水平力F的作用下水平向右的位移為x，如圖1所示，求力F對(duì)物體做的功圖1圖2(2)若力的方向與物體的運(yùn)動(dòng)方向成某一角度，該怎樣計(jì)算功呢？物體在與水平方向成角的力F的作用下，沿水平方向向前行駛的距離為x，如圖2所示，求力F對(duì)物體所做的功要點(diǎn)提煉(1)力對(duì)物體所做的功，等于力的大小、位移的大小、力與位移夾角的余弦這三者的乘積，即WFxcos .(2)式中的力F、位移x都是矢量，但功W卻是標(biāo)量(3)功的單位是焦耳，符號(hào)是J，1

3、 J1 N1 m1 Nm.(4)式中的F應(yīng)為恒力，因此要先判斷在做功的過程中力是恒力還是變力，若是恒力，方可利用公式直接進(jìn)行計(jì)算圖3例1如圖3所示，質(zhì)量為m2 kg的物體靜止在水平地面上，受到與水平面的夾角為37、大小F10 N的拉力作用，物體移動(dòng)了x2 m，物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.3，g取10 m/s2.求：(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.即學(xué)即用1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x，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

4、水平面上移動(dòng)同樣的距離x，恒力F做功為W2，則兩次恒力做功的關(guān)系是()AW1W2 BW1W2CW1W2 D無法判斷2如圖所示，力F大小相等，物體沿水平面運(yùn)動(dòng)的位移x也相同，下列哪種情況F做功最少()二、正功和負(fù)功問題情境功是標(biāo)量，但因?yàn)榱臀灰频膴A角不同，使功有正、負(fù)之分那么，當(dāng)力的大小和位移大小確定后，力做功與否以及做功的正、負(fù)由什么決定呢？請(qǐng)同學(xué)們分析一個(gè)力做功時(shí)可能出現(xiàn)的下列各種情形：(1)當(dāng)時(shí)，cos 0，W0.這表示力F的方向跟位移x的方向_時(shí)，力F_.例如，物體在水平桌面上運(yùn)動(dòng)，重力G和支持力N都跟位移方向垂直，這兩個(gè)力_(2)當(dāng)00，W0.這表示力F對(duì)物體做_功例如，人用力拉車前

5、進(jìn)時(shí)，人的拉力F對(duì)車做_功(3)當(dāng)時(shí)，cos 0，W0.這表示力F對(duì)物體做_功例如，推著小車跑動(dòng)的人，接近目的地時(shí)要減速，人向后拉車的力F對(duì)車做_功某力對(duì)物體做負(fù)功，往往說成“物體克服某力做功”要點(diǎn)提煉1由WFxcos 可知(1)當(dāng)00，力對(duì)物體做正功；(2)當(dāng)時(shí)，W0，力對(duì)物體做負(fù)功，或稱物體克服這個(gè)力做功；(3)當(dāng)時(shí)，W0，力對(duì)物體不做功2力對(duì)物體做正功，表示該力是動(dòng)力；力對(duì)物體做負(fù)功，表示該力是阻力3功的正、負(fù)并不表示方向，也不表示功的大小，只表示是動(dòng)力做功還是阻力做功圖4例2如圖4所示，物體A、B疊放在一起，A用繩系在固定的墻上，用力F拉著B右移用F拉、FAB、FBA分別表示繩中拉力、

6、A對(duì)B的摩擦力和B對(duì)A的摩擦力，則下面敘述中正確的是()AF做正功，F(xiàn)AB做負(fù)功，F(xiàn)BA做正功，F(xiàn)拉不做功BF、FBA做正功，F(xiàn)AB、F拉不做功CF做正功，F(xiàn)AB做負(fù)功，F(xiàn)BA和F拉不做功DF做正功，其他力都不做功即學(xué)即用3如圖5所示，沿斜面下滑的物體所受的三個(gè)力中做正功的是_，做負(fù)功的是_，不做功的是_圖54一木箱在粗糙的水平地面上運(yùn)動(dòng)，水平方向上只受水平力F和摩擦力的作用，那么()A如果木箱做勻速直線運(yùn)動(dòng)，F(xiàn)一定對(duì)木箱做正功B如果木箱做勻速直線運(yùn)動(dòng)，F(xiàn)可能對(duì)木箱做負(fù)功C如果木箱做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，F(xiàn)一定對(duì)木箱做正功D如果木箱做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，F(xiàn)可能對(duì)木箱做負(fù)功1功是力作用在物體上對(duì)空間的積累

7、效應(yīng)，即談到“功”，必有力作用在物體上并在力的方向上發(fā)生一段位移功是能量變化的量度，這個(gè)觀點(diǎn)是貫穿全章的主線2對(duì)公式WFxcos 要從三個(gè)方面理解：(1)功是針對(duì)某一力的，談到功時(shí)，一定要指明是哪個(gè)力對(duì)物體做了功；(2)力對(duì)物體做功只和物體的運(yùn)動(dòng)過程有關(guān)，只要F、x、相同，則恒力F做的功就相同，而與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)，即不管物體是加速運(yùn)動(dòng)、減速運(yùn)動(dòng)還是勻速運(yùn)動(dòng)；(3)由于位移與參考系的選取有關(guān)，所以功具有相對(duì)性3功是標(biāo)量，功的正負(fù)由夾角來確定正、負(fù)功的意義是：力對(duì)物體做正功，表示施力物體能夠把能量傳遞給受力物體、受力物體的能量增加；力對(duì)物體做負(fù)功表示受力物體把能量傳遞給其他的物體，受力物體的能

8、量減少，即物體克服外力做功4公式WFxcos 只適用于恒力做功的情形對(duì)于變力做功的問題可以用其他方式求解(“動(dòng)能定理”一節(jié)里將會(huì)講得很透徹)第四章機(jī)械能和能源第1節(jié)功課前準(zhǔn)備區(qū)1力的大小與在力的方向上發(fā)生的位移大小的乘積2作用在物體上的力物體在力的方向上發(fā)生的位移3(1)效果不同(2)做功課堂活動(dòng)區(qū)核心知識(shí)探究一、問題情境1(1)人推車前進(jìn)，車在人的推力作用下發(fā)生了一段位移(2)豎直下落的小球，小球在重力作用下發(fā)生了一段位移(3)地面對(duì)足球的支持力的方向垂直于地面，而足球的位移沿水平方向，在支持力的方向上無位移(4)腳與足球脫離后就不再對(duì)球施加作用力，無力當(dāng)然談不上做功2(1)WFx(2)雖然

9、F與位移方向不一致，但可以根據(jù)力F的作用效果把F沿兩個(gè)方向分解：即與位移方向一致的分力F1、與位移方向垂直的分力F2.則分力F1所做的功等于F1x，分力F2的方向跟位移的方向垂直，物體在F2的方向上沒有發(fā)生位移，所以F2所做的功等于零因此，力F對(duì)物體所做的功W等于F1x，而F1Fcos ，所以，WFxcos .例1(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)1Fxcos 1020.8 J16 J(2)NGFsin 20 N100.6 N14 NfN0.314 N4.2 NW2fxcos 1804.22 J8.4 J(3)W3Gxcos

10、900(4)W4Nxcos 900(5)WW1W2W3W47.6 J或由合力求總功F合Fcos f100.8 N4.2 N3.8 NF合與x方向相同，則WF合x3.82 J7.6 J即學(xué)即用1C物體沿力的方向運(yùn)動(dòng)，恒力做功就是指力F做的功，根據(jù)WFxcos ，兩次做功中F、x、均相同，所以兩次F做功相同，即W1W2.2D由公式WFxcos 可知，由于幾種情況下，F(xiàn)、x都相同，因此cos 越小，力F做的功越少，D中cos 最小，故選D.二、問題情境(1)垂直不做功都不做功(2)正正(3)負(fù)負(fù)例2C根據(jù)WFxcos 可知，力F的作用點(diǎn)的位移不為零，且與F方向相同，所以F做正功；繩中拉力F拉的作用點(diǎn)的位移為零，所以F拉不做功；FBA作用點(diǎn)的位移為零，所以FBA不做功；FAB作用點(diǎn)的位移不為零，且與FAB反向，所以FAB做負(fù)功，應(yīng)選C.即學(xué)即用3GfN解析重力方向與位移方向的夾角小于90，所以重力做正功