2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理必修2 第8章機(jī)械能守恒定律第1節(jié)功與功率(7)課件

1、1功與功率一、追尋守恒量能量如圖1所示為伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)(忽略了摩擦及空氣阻力)答案圖1(1)當(dāng)小球沿斜面A從高處由靜止?jié)L下時(shí),小球的高度不斷減小,而速度不斷增大,當(dāng)小球沿斜面B向上滾時(shí),小球的位置不斷升高,而速度不斷減小,這些說(shuō)明了什么？答案當(dāng)小球憑借其位置而具有的物理量不斷減小時(shí),由于運(yùn)動(dòng)而具有的物理量不斷增大；當(dāng)小球憑借其位置而具有的物理量不斷增大時(shí),由于運(yùn)動(dòng)而具有的物理量不斷減小(2)若改變斜面B的傾角則發(fā)現(xiàn),無(wú)論傾角大些還是小些,小球總是能達(dá)到同一高度,若把斜面B放平,小球?qū)⒁恢边\(yùn)動(dòng)下去,這些說(shuō)明了什么？答案說(shuō)明在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中“某個(gè)量”是守恒的答案能量的初步理解(1)能量的性質(zhì)能量

2、與物體的運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng),是對(duì)物體不同運(yùn)動(dòng)形式的統(tǒng)一量度,不同的運(yùn)動(dòng)形式對(duì)應(yīng)不同的能量能量是一個(gè)狀態(tài)量,是描述物質(zhì)(或系統(tǒng))運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的一個(gè)物理量；能量是 (填“標(biāo)”或“矢”)能量之間相互轉(zhuǎn)化,能量具有的本領(lǐng),在做功的過(guò)程中,實(shí)現(xiàn)能量間的轉(zhuǎn)化答案標(biāo)量做功(2)動(dòng)能和勢(shì)能動(dòng)能：物體由于 而具有的能量勢(shì)能：相互作用的物體憑借其位置而具有的能量在伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)中,小球的 和 可以相互轉(zhuǎn)化答案運(yùn)動(dòng)勢(shì)能動(dòng)能(多選)關(guān)于伽利略的斜面實(shí)驗(yàn),下列描述正確的是()A.伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)對(duì)于任意斜面都適用,都可以使小球在斜面B上升到 同樣的高度B.只有斜面光滑時(shí),才有可能重復(fù)伽利略實(shí)驗(yàn)C.在伽利略斜面實(shí)驗(yàn)中,只有斜面

3、B“坡度”較緩才有可能使小球上升到 同樣高度D.設(shè)想在伽利略斜面實(shí)驗(yàn)中,若斜面光滑,并且使斜面B變成水平,則可 以使小球沿水平面運(yùn)動(dòng)到無(wú)窮遠(yuǎn)處解析答案解析在伽利略斜面實(shí)驗(yàn)中,必須是阻力不計(jì)(斜面光滑)時(shí),小球才能在斜面B上升到相同高度,而不用管斜面B的傾角多大,所以,A、C項(xiàng)錯(cuò),B項(xiàng)正確；當(dāng)斜面B的傾角減小到接近0時(shí),小球仍欲在斜面B上上升到同樣高度,所以D項(xiàng)中的設(shè)想是合理的.答案BD二、功1.觀察圖2,分析圖中的每個(gè)人都對(duì)物體做功了嗎？圖2答案小川拉重物上升的過(guò)程,小川對(duì)重物做了功,其他三人都沒(méi)有做功.答案2.如圖3所示,物體在與水平方向夾角為的力F的作用下前進(jìn)了l,則力F對(duì)物體做的功如何表

4、示？圖3答案如圖把力F沿水平方向和豎直方向進(jìn)行正交分解,其中豎直方向的分力沒(méi)有對(duì)物體做功,水平方向的分力Fcos 所做的功為Flcos ,所以力F對(duì)物體所做的功為Flcos .答案功的概念及功的公式(1)功的定義：一個(gè)物體受到力的作用,并在 上發(fā)生了一段位移,這個(gè)力就對(duì)物體做了功.(2)功的公式：W ,其中F、l、分別為 、位移的大小和力與位移方向的夾角.答案力的方向Flcos 力的大小(多選)關(guān)于功,下列說(shuō)法正確的是()A.位移大,力對(duì)物體做的功一定多B.受力小,力對(duì)物體做的功一定少C.物體靜止,則力對(duì)物體一定不做功D.力的大小和物體在力的方向上的位移大小決定功的多少解析根據(jù)功的定義式,功的

5、大小與力、位移和力與位移之間的夾角三個(gè)因素有關(guān),可以判斷A、B錯(cuò)誤,C、D正確.解析答案CD三、正功和負(fù)功某物體在水平面上向右運(yùn)動(dòng)了l,當(dāng)物體受到與水平方向夾角為30的力F作用時(shí),如圖4甲所示,力對(duì)物體做的功為多少？當(dāng)物體受到與水平方向夾角為150的力F作用時(shí)(如圖乙所示),力對(duì)物體做的功為多少？?jī)煞N情況得出的結(jié)果一正一負(fù),正、負(fù)號(hào)表示什么含義？圖4答案答案正負(fù)克服(2)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.(多選)下列說(shuō)法正確的是( )A.10 J的功大于5 J的功B.功是標(biāo)量,正負(fù)表示外力對(duì)物體做功還是物體克服外力做功C.一個(gè)力對(duì)物體做了負(fù)功,則說(shuō)明這個(gè)力一

6、定阻礙物體的運(yùn)動(dòng)D.功是矢量,正負(fù)表示方向解析功是標(biāo)量,功的正負(fù)既不表示方向也不表示功的大小,而是表示力對(duì)物體起動(dòng)力作用(即力對(duì)物體做功)還是力對(duì)物體起阻力作用(即物體克服力做功).選項(xiàng)A、B、C正確.解析答案ABC返回例1如圖5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(dòng)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(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)中物體m與斜面體相對(duì)靜止.則關(guān)于斜面對(duì)m的支持力和摩擦力的下列說(shuō)法中,錯(cuò)誤的是()解析答案一、正負(fù)功的判斷圖5A.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(fù)功技巧點(diǎn)撥解析由功的計(jì)算公式WFlcos 可知,物體所

7、受支持力方向垂直于斜面向上,與位移的方向夾角小于90,則支持力一定做正功；而摩擦力是否存在需要討論.當(dāng)a較小即agtan 時(shí),摩擦力沿斜面向上,做負(fù)功；當(dāng)a較大即agtan 時(shí),摩擦力沿斜面向下,做正功；當(dāng)agtan 時(shí),摩擦力不存在,不做功.綜上所述,B是錯(cuò)誤的,故選B.答案B技巧點(diǎn)撥判斷力是否做功及做功正負(fù)的方法(1)根據(jù)力F的方向與位移l的方向間的夾角常用于恒力做功的情形.(2)根據(jù)力F的方向與速度v的方向間的夾角常用于曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的情形.若為銳角則做正功,若為直角則不做功,若為鈍角則做負(fù)功.針對(duì)訓(xùn)練 1(多選)如圖所示物體在力F的作用下在水平面上發(fā)生了一段位移l,這四種情形下力F和位移l的

8、大小都是一樣的,則力F對(duì)物體做正功的是()解析A、C中力與位移(速度)方向的夾角為銳角,故力對(duì)物體做正功,B、D中力與位移(速度)方向的夾角為鈍角,故力對(duì)物體做負(fù)功.AC解析答案例2如圖6所示,一個(gè)質(zhì)量m2 kg的物體,受到與水平方向成37角斜向上方的力F10 N作用,在水平地面上移動(dòng)的距離x2 m,物體與地面間的滑動(dòng)摩擦力Ff4.2 N,求外力對(duì)物體所做的總功.(cos 370.8,sin 370.6)解析答案二、功的計(jì)算總結(jié)提升圖6解析解法1：先求各力的功,再求總功.拉力F對(duì)物體所做的功為：W1Fxcos 371020.8 J16 J摩擦力Ff對(duì)物體所做的功為：W2Ffxcos 1804.

9、22 J8.4 J由于重力、支持力對(duì)物體不做功,故外力對(duì)物體所做的總功W等于W1和W2的代數(shù)和,即WW1W27.6 J.解法2：先求合力,再求總功.物體受到的合力為：F合Fcos 37Ff100.8 N4.2 N3.8 N,所以WF合x(chóng)3.82 J7.6 J.答案見(jiàn)解析總結(jié)提升幾個(gè)力對(duì)物體做功的計(jì)算當(dāng)物體在多個(gè)力的共同作用下發(fā)生一段位移時(shí),合力對(duì)物體所做的功等于各分力對(duì)物體做功的代數(shù)和.故計(jì)算合力的功有以下兩種方法.(1)先由WFlcos 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lco

10、s 計(jì)算總功,此時(shí)為F合的方向與l的方向間的夾角.注意當(dāng)在一個(gè)過(guò)程中,幾個(gè)力作用的位移不相同時(shí),只能用方法(1).針對(duì)訓(xùn)練 2質(zhì)量為2 kg的物體置于水平面上,物體與水平面間的摩擦因數(shù)為0.4,現(xiàn)用16 N的水平力拉物體作用2 s后,撤去外力.則(g10 m/s2)(1)物體沿水平方向的總位移是多少？解析答案答案見(jiàn)解析(2)在整個(gè)過(guò)程中,各個(gè)力所做的總功為多少？解析拉力F的功W1Fx1168 J128 J摩擦力Ff做的功W2mgx0.421016 J128 JW總W1W20解析答案答案見(jiàn)解析返回1231.(多選)下列說(shuō)法中正確的是( )A.功是矢量,正負(fù)表示其方向B.功是標(biāo)量,正負(fù)表示外力對(duì)物

11、體做功還是物體克服外力做功C.力對(duì)物體做正功還是做負(fù)功取決于力和位移的方向關(guān)系D.力對(duì)物體做的功總是在某過(guò)程中完成的,所以功是一個(gè)過(guò)程量解析功是標(biāo)量,正負(fù)表示外力對(duì)物體做功還是物體克服外力做功,A錯(cuò)誤,B正確；力對(duì)物體做正功還是做負(fù)功取決于力和位移的方向關(guān)系,故C正確；有力作用在物體上,物體在力的方向上移動(dòng)了距離,力對(duì)物體做的功總是在某過(guò)程中完成的,所以功是一個(gè)過(guò)程量,故D正確.BCD解析答案41232.如圖7所示,一小孩和一大人都以水平的力勻速推動(dòng)相同的木箱在相同的路面上走相同的位移(推箱的速度大小如圖中所示),比較此過(guò)程中兩人分別對(duì)木箱做功的多少()圖7A.大人做的功多B.小孩做的功多C.

12、大人和小孩做的功一樣多D.條件不足,無(wú)法判斷解析答案4123解析由平衡條件知大人與小孩的推力相等(即都等于各自箱子受到的滑動(dòng)摩擦力,兩箱子的滑動(dòng)摩擦力相等),又由于兩只箱子的位移相同.故由WFl知兩人做功一樣多.答案C41233.如圖所示,力F大小相等,物體沿水平面運(yùn)動(dòng)的位移l也相同,下列哪種情況F做功最少()解析答案4123解析四種情況下,F、l都相同,由公式WFlcos 可知,cos 越小,力F做的功越少,D中cos 最小,故選D.答案D41234.如圖8所示,一個(gè)人用與水平方向成60角的力F40 N 拉一個(gè)木箱,在水平地面上沿直線(xiàn)勻速前進(jìn)了8 m,求：圖8(1)拉力F對(duì)木箱所做的功；(2)摩擦力對(duì)木箱所做的功；(3)外力對(duì)木箱所做的總功.解析答案4返回123解析答案解析如圖所示,木箱受到重力、支持力、拉力和摩擦力的作用.其中重力和支持力的方向與位移的方向垂直,所以只有拉力和摩擦力對(duì)木箱做功.由于木箱做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),所