追尋守恒量、功

1、追尋守恒量、功追尋守恒量、功高一物理備課組 2017力和運(yùn)動(dòng)的角度力和運(yùn)動(dòng)的角度能量的角度能量的角度能量之間如何能量之間如何轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化,又如何定量地又如何定量地量度量度?牛頓運(yùn)動(dòng)定律牛頓運(yùn)動(dòng)定律直線運(yùn)動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)曲線運(yùn)動(dòng)曲線運(yùn)動(dòng)萬(wàn)有引力萬(wàn)有引力一：追尋守恒量一：追尋守恒量一組有趣的現(xiàn)象：一組有趣的現(xiàn)象：現(xiàn)在有一升橙汁，要裝滿現(xiàn)在有一升橙汁，要裝滿5050毫升的杯子，請(qǐng)問(wèn)能裝幾杯？毫升的杯子，請(qǐng)問(wèn)能裝幾杯？ 現(xiàn)在有現(xiàn)在有1 1千克的冰，當(dāng)它融化成水時(shí)，水的質(zhì)量為多少？千克的冰，當(dāng)它融化成水時(shí)，水的質(zhì)量為多少？ 數(shù)學(xué)中的解方程：數(shù)學(xué)中的解方程：X X3 37 7化學(xué)中的反應(yīng)方程式配平的依據(jù)是什么？化學(xué)

2、中的反應(yīng)方程式配平的依據(jù)是什么？ 橙汁的總量守恒。橙汁的總量守恒。 水的質(zhì)量守恒水的質(zhì)量守恒 。方程兩邊的總數(shù)守恒。方程兩邊的總數(shù)守恒。 電子轉(zhuǎn)移的個(gè)數(shù)守恒。電子轉(zhuǎn)移的個(gè)數(shù)守恒。 _諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者勞厄曾經(jīng)說(shuō)過(guò)一句話諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者勞厄曾經(jīng)說(shuō)過(guò)一句話“物理學(xué)的任物理學(xué)的任務(wù)是發(fā)現(xiàn)普遍的自然規(guī)律。因?yàn)檫@樣的規(guī)律的最簡(jiǎn)單的務(wù)是發(fā)現(xiàn)普遍的自然規(guī)律。因?yàn)檫@樣的規(guī)律的最簡(jiǎn)單的形式之一表現(xiàn)為某種物理量的不變性，所以對(duì)于守恒量形式之一表現(xiàn)為某種物理量的不變性，所以對(duì)于守恒量的尋求不僅是合理的，而且也是極為重要的研究方向的尋求不僅是合理的，而且也是極為重要的研究方向”。12單擺的擺動(dòng)：?jiǎn)螖[的擺動(dòng)：o1

3、o2o o1 1 o o2 2 為擋針的位置為擋針的位置2：幾個(gè)實(shí)驗(yàn)：幾個(gè)實(shí)驗(yàn) 總結(jié)得出：物體總是總結(jié)得出：物體總是“記得記得”自己的起始位置，自己的起始位置，這個(gè)位置總是不變的。而這個(gè)位置總是不變的。而“記得記得”并不是物理語(yǔ)言，并不是物理語(yǔ)言，說(shuō)明這一事實(shí)中說(shuō)明這一事實(shí)中“有某一量是守恒的有某一量是守恒的”，所以，我們，所以，我們引入一個(gè)物理量引入一個(gè)物理量“能量能量”來(lái)表示這種特性。來(lái)表示這種特性。3：動(dòng)能和勢(shì)能：動(dòng)能和勢(shì)能 在一定的條件下（阻力不計(jì)）動(dòng)能和勢(shì)能可相互轉(zhuǎn)化，并且在一定的條件下（阻力不計(jì)）動(dòng)能和勢(shì)能可相互轉(zhuǎn)化，并且在整個(gè)轉(zhuǎn)化過(guò)程中能量守恒。不僅在初末兩位置守恒，在整個(gè)在整個(gè)

4、轉(zhuǎn)化過(guò)程中能量守恒。不僅在初末兩位置守恒，在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中能量都守恒。運(yùn)動(dòng)過(guò)程中能量都守恒。相互作用的物體憑借其位置而具有的能量相互作用的物體憑借其位置而具有的能量勢(shì)能勢(shì)能物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量動(dòng)能動(dòng)能如果有摩擦力及各種阻力，機(jī)械能還守恒嗎？能量守恒嗎？如果有摩擦力及各種阻力，機(jī)械能還守恒嗎？能量守恒嗎？我們把動(dòng)能和勢(shì)能統(tǒng)稱為機(jī)械能。我們把動(dòng)能和勢(shì)能統(tǒng)稱為機(jī)械能。能量轉(zhuǎn)化和守恒是自然界普遍存在的一種關(guān)系。能量轉(zhuǎn)化和守恒是自然界普遍存在的一種關(guān)系。 如果物體在力的作用下能量發(fā)生了變?nèi)绻矬w在力的作用下能量發(fā)生了變化，這個(gè)力一定對(duì)物體做了功?；?，這個(gè)力一定對(duì)物體做了功。一

5、）一） 做功的兩個(gè)不可缺少的因素做功的兩個(gè)不可缺少的因素2 2、功的兩個(gè)因素：、功的兩個(gè)因素：（1 1）作用在物體上的力）作用在物體上的力 （2 2）沿力的方向發(fā)生位移）沿力的方向發(fā)生位移1 1、一個(gè)物體受到力的作用，并在力的方向一個(gè)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(gè)力就對(duì)物體做了上發(fā)生了一段位移，這個(gè)力就對(duì)物體做了功。功。F FlGFNFlWF l力的大小力的大小位移的大小位移的大小力力F對(duì)物體做的功對(duì)物體做的功當(dāng)力的方向與物體運(yùn)動(dòng)的方向一致時(shí)，功的定義當(dāng)力的方向與物體運(yùn)動(dòng)的方向一致時(shí)，功的定義式為式為WF l cos力力F對(duì)物體做的功對(duì)物體做的功力的大小力的大小位移的大小

6、位移的大小力與位移的力與位移的方向的夾角方向的夾角FlF2F1WF lcosWl FcoslFl1l2當(dāng)力的方向與物體運(yùn)動(dòng)的方向成某一夾角當(dāng)力的方向與物體運(yùn)動(dòng)的方向成某一夾角時(shí)，時(shí)，功的定義式為功的定義式為 功是一個(gè)標(biāo)量。在國(guó)際單位制中單位是功是一個(gè)標(biāo)量。在國(guó)際單位制中單位是焦耳，焦耳，簡(jiǎn)稱焦，符號(hào)是簡(jiǎn)稱焦，符號(hào)是J。 1J等于等于1N的力使物體在力的方向上發(fā)生的力使物體在力的方向上發(fā)生1m的位移時(shí)所做的功。的位移時(shí)所做的功。 1J=1N1m=1NmWF l cos 力對(duì)物體所做的功，等于力對(duì)物體所做的功，等于力的大小、位移力的大小、位移的大小、力和位移的夾角的余弦這三者的乘積的大小、力和位移

7、的夾角的余弦這三者的乘積。FFl=0FFl0lFF注意：注意：1.1.計(jì)算做功時(shí)，明確哪個(gè)力在哪個(gè)過(guò)程中對(duì)物體做計(jì)算做功時(shí)，明確哪個(gè)力在哪個(gè)過(guò)程中對(duì)物體做功功 2.2.力力 F 對(duì)物體做功，只跟力的大小、位移的大小以對(duì)物體做功，只跟力的大小、位移的大小以及兩者的夾角有關(guān)，而與物體受力后通過(guò)這段位移做什么及兩者的夾角有關(guān)，而與物體受力后通過(guò)這段位移做什么運(yùn)動(dòng)（運(yùn)動(dòng)狀態(tài)）、是否還受其他力等因素?zé)o關(guān)。運(yùn)動(dòng)（運(yùn)動(dòng)狀態(tài)）、是否還受其他力等因素?zé)o關(guān)。 3.3.力力F與與l必須具備同時(shí)性。必須具備同時(shí)性。 用力用力F拉動(dòng)物體分別在光滑水平面上加速運(yùn)動(dòng)拉動(dòng)物體分別在光滑水平面上加速運(yùn)動(dòng)l；在；在粗糙水平面上勻

8、速移動(dòng)粗糙水平面上勻速移動(dòng)l；沿斜面向上減速移動(dòng)；沿斜面向上減速移動(dòng)l。 撤去力撤去力F后，物體繼續(xù)運(yùn)動(dòng)了一段位移后，物體繼續(xù)運(yùn)動(dòng)了一段位移s。W=Flcos適用條件：適用條件：F為恒力為恒力將運(yùn)動(dòng)分段，將運(yùn)動(dòng)分段，使每段都可以看作是使每段都可以看作是“恒力恒力” 若不是恒力？若不是恒力？FFFABC10N的水平向右的力將一靜止在水平面上的物體向右推，運(yùn)動(dòng)的水平向右的力將一靜止在水平面上的物體向右推，運(yùn)動(dòng)8m時(shí)時(shí)突然將此力反向，但大小不變，一直把物體推回突然將此力反向，但大小不變，一直把物體推回原處，原處，則此力在全則此力在全過(guò)程中做的功為多少？過(guò)程中做的功為多少？ 光滑光滑對(duì)功的公式的理解對(duì)

9、功的公式的理解1.公式只能用于求公式只能用于求恒力恒力的功，如果力是變力，的功，如果力是變力，無(wú)論力的大小變化，還是力的方向變化，無(wú)論力的大小變化，還是力的方向變化，都不能直接用該公式求解；都不能直接用該公式求解；2.功與物體受力后通過(guò)這段位移做功與物體受力后通過(guò)這段位移做什么運(yùn)動(dòng)什么運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)；無(wú)關(guān)； 3. 角是角是“力的方向和位移方向的夾角力的方向和位移方向的夾角”；例例 分別計(jì)算這三種情形下力對(duì)物體做的功。設(shè)這三種分別計(jì)算這三種情形下力對(duì)物體做的功。設(shè)這三種情形下力和位移的大小都相同：情形下力和位移的大小都相同：F10N，l2m。角。角的大小如圖所示。的大小如圖所示。vF =150Fv =

10、30Fv =30問(wèn)題問(wèn)題3 3：矢量的正、負(fù)表示的是方向。功是標(biāo)量，它矢量的正、負(fù)表示的是方向。功是標(biāo)量，它的正、負(fù)表示什么意思呢？的正、負(fù)表示什么意思呢？WF l cos= 時(shí)，時(shí)，cos=0，W =0力對(duì)物體不做功力對(duì)物體不做功20 時(shí)，時(shí)，cos0，W0力對(duì)物體做正功力對(duì)物體做正功2 時(shí)，時(shí)，cos0，W0力對(duì)物體做負(fù)功力對(duì)物體做負(fù)功2某力對(duì)物體做負(fù)功，往往說(shuō)成某力對(duì)物體做負(fù)功，往往說(shuō)成“物體克服某力做功物體克服某力做功”（取絕對(duì)值），兩種說(shuō)法的意義是等同的。（取絕對(duì)值），兩種說(shuō)法的意義是等同的。重力對(duì)球做了重力對(duì)球做了-100J-100J的功的功球克服重力做了球克服重力做了100J10

11、0J的功的功摩擦力對(duì)汽車做了摩擦力對(duì)汽車做了-2000J-2000J的功的功汽車克服摩擦力做了汽車克服摩擦力做了2000J2000J的功的功vFNGF阻阻F v功是標(biāo)量功是標(biāo)量，沒(méi)有方向，沒(méi)有方向正功正功說(shuō)明說(shuō)明此力此力為為動(dòng)動(dòng)力力負(fù)功負(fù)功說(shuō)明說(shuō)明此力此力為為阻阻力力 功的功的正負(fù)正負(fù)不是數(shù)量上的正與負(fù)，我不是數(shù)量上的正與負(fù)，我們既不能說(shuō)們既不能說(shuō)“正功和負(fù)功方向相反正功和負(fù)功方向相反”也也不能說(shuō)不能說(shuō)“正功大于負(fù)功正功大于負(fù)功” ，它們僅，它們僅表表示相反的做功效果示相反的做功效果。 關(guān)于摩擦力做功的關(guān)系關(guān)于摩擦力做功的關(guān)系, 下列說(shuō)法正確的是：下列說(shuō)法正確的是：( ) A. 滑動(dòng)摩擦力一定

12、做負(fù)功?；瑒?dòng)摩擦力一定做負(fù)功。 B. 靜摩擦力一定做負(fù)功。靜摩擦力一定做負(fù)功。 C. 摩擦力可能不做功。摩擦力可能不做功。 D. 以上說(shuō)法均不對(duì)。以上說(shuō)法均不對(duì)。 C 關(guān)于作用力和反作用力做功的關(guān)系關(guān)于作用力和反作用力做功的關(guān)系, 下列說(shuō)法正確下列說(shuō)法正確的是：的是：( ) A. 當(dāng)作用力做正功時(shí)，反作用力一定做負(fù)功當(dāng)作用力做正功時(shí)，反作用力一定做負(fù)功. B. 當(dāng)作用力不做功時(shí)，反作用力也不做功當(dāng)作用力不做功時(shí)，反作用力也不做功. C. 作用力和反作用力所做的功一定大小相等，正作用力和反作用力所做的功一定大小相等，正負(fù)符號(hào)相反負(fù)符號(hào)相反. D. 作用力做正功時(shí)，反作用力也可能做負(fù)功作用力做正功

13、時(shí)，反作用力也可能做負(fù)功. D小結(jié)：小結(jié)：一對(duì)作用力和反作用力，可以兩個(gè)力均不做功；一對(duì)作用力和反作用力，可以兩個(gè)力均不做功；可以一個(gè)力做功，另一個(gè)力不做功；也可以一個(gè)力做可以一個(gè)力做功，另一個(gè)力不做功；也可以一個(gè)力做正功，另一個(gè)力做負(fù)功；還可以兩個(gè)力均做正功或均正功，另一個(gè)力做負(fù)功；還可以兩個(gè)力均做正功或均做負(fù)功做負(fù)功.解：解：vF FNGF阻阻F1Fcos代入數(shù)據(jù)，得代入數(shù)據(jù)，得 W合合1500 JW合合F合合 l cos0 （Fcos F阻阻）l力對(duì)物體做的總功力對(duì)物體做的總功F1F2F2FsinF合合F1 F阻阻 Fcos F阻阻2.一個(gè)質(zhì)量一個(gè)質(zhì)量m150kg的雪撬，受到與水平方向成

14、的雪撬，受到與水平方向成37 角斜向上方的拉力角斜向上方的拉力F500N，在水平地面上移動(dòng)的距，在水平地面上移動(dòng)的距離離l5m。物體與地面間的滑動(dòng)摩擦力。物體與地面間的滑動(dòng)摩擦力F阻阻100N。求合。求合力對(duì)物體所做的功。力對(duì)物體所做的功。解：解：vF FNGF阻阻W拉拉Fl cosFlcos37阻力阻力F阻阻對(duì)物體做的功對(duì)物體做的功W阻阻F阻阻l cos180 F阻阻l 代入數(shù)據(jù)，得代入數(shù)據(jù)，得 W合合1500 JW合合W拉拉W阻阻Fl cos37F阻阻l力對(duì)物體做的總功力對(duì)物體做的總功拉力拉力F F 對(duì)物體做的功對(duì)物體做的功重力和支持力與運(yùn)動(dòng)方向垂直，對(duì)物體不做功重力和支持力與運(yùn)動(dòng)方向垂直

15、，對(duì)物體不做功指什么？指什么？W總總=W1+W2+W3+1 1、功是標(biāo)量功是標(biāo)量，所以合力的功（即總功），所以合力的功（即總功）就等于各分力做功的代數(shù)和：就等于各分力做功的代數(shù)和：W總總=F合合 l cos 2 2、力是矢量力是矢量，故可以先求合力，再求合，故可以先求合力，再求合力做的功：力做的功：歸納總結(jié)歸納總結(jié)一、功的概念：力和物體在力的方向上發(fā)生的位移。一、功的概念：力和物體在力的方向上發(fā)生的位移。二、功的公式：二、功的公式：W=Flcos 功的國(guó)際單位：焦耳。功是標(biāo)量功的國(guó)際單位：焦耳。功是標(biāo)量三、功的正、負(fù)。三、功的正、負(fù)。四、總功的求法：四、總功的求法：（1 1）（2 2）vW合合

16、=WW2 . WnvW合合= F合合 l cos 1.1.用起重機(jī)把重量為用起重機(jī)把重量為2.02.010104 4N N的物體勻速地提高的物體勻速地提高了了5m,5m,支持力做了多少功支持力做了多少功? ?重力做了多少功重力做了多少功? ?物體物體克服重力做了多少功克服重力做了多少功? ?這些力所做的總功是多少這些力所做的總功是多少? ?FlG2 2、在斜面上由靜止開始下滑的物體（所有接、在斜面上由靜止開始下滑的物體（所有接 觸面都光滑）物體受到的各力是否做功？做正觸面都光滑）物體受到的各力是否做功？做正 功還是做負(fù)功？功還是做負(fù)功？ lFNmg課堂練習(xí)課堂練習(xí) 3 3、如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為

17、、如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為m木塊，放在傾木塊，放在傾角為角為的斜面上，當(dāng)斜面與木塊保持相對(duì)靜止，的斜面上，當(dāng)斜面與木塊保持相對(duì)靜止，沿水平方向向左勻速移動(dòng)距離沿水平方向向左勻速移動(dòng)距離l的過(guò)程中，作的過(guò)程中，作用在木塊上的各個(gè)力分別做功多少？合力做用在木塊上的各個(gè)力分別做功多少？合力做功又是多少？功又是多少？) lmgFfFN課堂練習(xí)課堂練習(xí)FABlF 質(zhì)量為質(zhì)量為m的物塊放在光滑的水平面上的物塊放在光滑的水平面上,繩的一端固繩的一端固定，在繩的另一端經(jīng)動(dòng)滑輪用與水平方向成定，在繩的另一端經(jīng)動(dòng)滑輪用與水平方向成角、大角、大小為小為F的力拉物塊，如圖示，將物塊由的力拉物塊，如圖示，將物塊由A點(diǎn)拉至點(diǎn)拉至B點(diǎn)，點(diǎn)，前進(jìn)前進(jìn)l，求外力對(duì)物體所做的總功有多大？，求外力對(duì)物