【優(yōu)化方案】高中物理 第7章追尋守恒量 功課件 新人教必修2

第一節(jié)追尋守恒量——能量

第二節(jié)功課標(biāo)定位學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.理解能量、勢能、動(dòng)能、功的概念及其物理意義，理解功是能量轉(zhuǎn)化的量度，知道不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化．2．知道正功、負(fù)功的概念，能利用功的一般公式進(jìn)行計(jì)算．3．理解總功的概念，會(huì)計(jì)算外力對(duì)物體所做的總功．重點(diǎn)難點(diǎn)：對(duì)正、負(fù)功概念的理解及做功的計(jì)算．

核心要點(diǎn)突破課堂互動(dòng)講練知能優(yōu)化訓(xùn)練第一節(jié)

第二節(jié)課前自主學(xué)案課前自主學(xué)案一、能量1．伽利略在斜面小球?qū)嶒?yàn)中，發(fā)現(xiàn)一個(gè)具有啟發(fā)性的事實(shí)：無論斜面陡或緩，小球總會(huì)在斜面上的某點(diǎn)速度變?yōu)?，這點(diǎn)距斜面底端的豎直高度與它出發(fā)時(shí)的高度____．在物理學(xué)中，我們把這一事實(shí)說成是“某個(gè)量是____的”，并且把這個(gè)量叫做能量或能．相同守恒2．勢能：相互作用的物體憑借其位置而具有的能量．3．動(dòng)能：物體由于____而具有的能量．注意：在伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)中，小球的動(dòng)能和勢能相互轉(zhuǎn)化，但二者的總量是保持不變的．運(yùn)動(dòng)二、功1．定義：如果物體在力的作用下____發(fā)生了變化，那么這個(gè)力一定對(duì)物體做了功．2．做功的因素：__和物體在________上發(fā)生的位移，是做功的兩個(gè)不可缺少的因素．3．功的計(jì)算(1)若力的方向與位移的方向一致，則W＝__.(2)若力的方向與位移的方向夾角為α，則W＝______.4．功的單位：國際單位制中，功的單位是____，簡稱__，符號(hào)是J.能量力力的方向FlFlcosα焦耳焦三、正功和負(fù)功1．設(shè)力F與位移l方向間的夾角為α，則由功的公式W＝Flcosα可得下表：不做功正克服負(fù)2.合力的功功是標(biāo)量，當(dāng)物體在幾個(gè)力的共同作用下發(fā)生一段位移時(shí)，這幾個(gè)力對(duì)物體所做的總功，等于各個(gè)力分別對(duì)物體所做功的______，也等于這幾個(gè)力的____對(duì)這個(gè)物體所做的功．代數(shù)和合力核心要點(diǎn)突破1．功的定義及其決定因素(1)功的基本概念：物體受到力的作用，并在力的方向上發(fā)生了位移，則此力就對(duì)物體做了功．(2)功的決定因因素：做功功具有兩個(gè)個(gè)必不可少少的決定因因素：①做做功的力；；②物體在在力的方向向上的位移移．力對(duì)物物體是否做做了功，只只與這兩個(gè)個(gè)因素有關(guān)關(guān)，并且功功的大小等等于力與物物體在力的的方向上的的位移的乘乘積，而與與其他因素素，諸如物物體運(yùn)動(dòng)的的快慢、運(yùn)運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)質(zhì)、接觸面面是否光滑滑、物體質(zhì)質(zhì)量的大小小等均無關(guān)關(guān)系．2．公式W＝Flcosα的理解(1)F表示力的大大小，l表示力的作作用點(diǎn)相對(duì)對(duì)于地面位位移的大小小，當(dāng)力的的作用點(diǎn)的的位移與物物體的位移移相同時(shí)，，也常常說說是物體相相對(duì)于地面面的位移大大小，α表示力和位位移方向間間的夾角．．(2)公式可以表表達(dá)為W＝F·lcosα，表達(dá)的意意義是功等等于沿力F方向的位移移與力的乘乘積；公式式也可以表表達(dá)為W＝Fcosα·l，表達(dá)的物物理意義是是功等于位位移與沿位位移方向的的力的乘積積．3．正功與負(fù)負(fù)功及不做做功的判定定(1)根據(jù)力和位位移方向間間的夾角判判定．(2)根據(jù)力和速速度方向間間的夾角判判定．當(dāng)力力的方向或或速度方向向變化時(shí)，，可看力和和速度的夾夾角大小，，當(dāng)F、v夾角為銳角角時(shí)，F(xiàn)為動(dòng)力，做做正功；F、v夾角為鈍角角時(shí)，F(xiàn)為阻力，做做負(fù)功；F、v夾角角為為直直角角時(shí)時(shí)，，F(xiàn)既不不是是動(dòng)動(dòng)力力，，也也不不是是阻阻力力，，不不做做功功．．此此法法多多用用于于曲曲線線運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)中中．．即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小小試牛刀)1．(2011年新余高一檢檢測)用水平恒力F作用于質(zhì)量為為M的物體上使之之在光滑的水水平面上沿力力的方向移動(dòng)動(dòng)距離為l，恒力做功為為W1；再用該恒力力作用于質(zhì)量量為m(m<M)的物體上，使使之在粗糙的的水平面上移移動(dòng)同樣的距距離l，恒力做功為為W2，則兩次恒力力做功的關(guān)系系是()A．W1>W2B．W1<W2C．W1＝W2D．無法判斷解析：選C.恒力做功是指指力F所做的功，根根據(jù)功的定義義，力F所做的功只與與力F的大小及物體體在力F的方向上發(fā)生生的位移大小小的乘積有關(guān)關(guān)，不需考慮慮其他力的影影響，因兩次次的恒力相同同，位移也相相同，所以做做功相同，故故本題選C.二、總功的計(jì)計(jì)算計(jì)算幾個(gè)力的的總功，通常常有以下兩種種不同的處理理方法：1．雖然力、位位移都是矢量量，但功是標(biāo)標(biāo)量，所以幾幾個(gè)力的總功功等于各個(gè)力力所做功的代代數(shù)和．若以以W1、W2、W3…Wn分別表示力F1、F2、F3…Fn所做的功(含正功與負(fù)功功)，則這些力所所做的總功為為W總＝W1＋W2＋W3＋…＋Wn.2．求出物體所所受的合外力力，根據(jù)公式式W合＝F合lcosα求合外力的功功，則物體所所受的外力做做的總功為W總＝W合＝F合lcosα特別提醒：方法2僅適用于幾個(gè)個(gè)力同時(shí)作用用于物體的情情況，因?yàn)橹恢挥挟?dāng)這幾個(gè)個(gè)力同時(shí)作用用于物體上時(shí)時(shí)，才能求出出它們的合力力；方法1則不管管幾個(gè)個(gè)力同同時(shí)作作用，，還是是作用用時(shí)間間有先先后均均適用用．即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小小試牛刀)2.如圖7－1－1所示，兩個(gè)互互相垂直的力力F1和F2作用在同一物物體上，F(xiàn)1＝4N，F(xiàn)2＝3N．物體由靜止止運(yùn)動(dòng)1m的距離，則物物體所受合力力及合力做的的功正確的是是()圖7－1－1A．7N7JB．1N1JC．5N5JD．5N7J圖7－1－22.圖象法：變力力的功W可用F－l圖線與l軸所包圍的面面積表示．l軸上方的面積積表示力對(duì)物物體做正功的的多少，l軸下方的面積積表示力對(duì)物物體做負(fù)功的的多少．3．微元法：當(dāng)當(dāng)力的大小不不變，力的方方向時(shí)刻與速速度同向(或反向)時(shí)，把物體的的運(yùn)動(dòng)過程分分為很多小段段，這樣每一一小段可以看看成直線，先先求力在每一一小段上的功功，再求和即即可．例如：如圖7－1－3所示，物體在在大小不變、、方向始終沿沿著圓周的切切線方向的一一個(gè)力F的作用下繞圓圓周運(yùn)動(dòng)了一一圈，又回到到出發(fā)點(diǎn)．已已知圓周的半半徑為R，求力F做的功時(shí)，圖7－1－3力F的方向在隨時(shí)時(shí)變化，是一一個(gè)變力，所所以不能亂套套用公式．而而這時(shí)，我們們把整個(gè)的圓圓周分成很短短的間隔Δs1、Δs2、Δs3…因?yàn)槊恳欢魏芎芏?，這樣在在每一段上，，我們可近似似認(rèn)為F和位移Δs在同一直線上上并且同向，，故W＝F(Δs1＋Δs2＋Δs3＋…)＝2πRF.因此功等于力力F與物體實(shí)際路路徑長度的乘乘積．即W＝Fs.對(duì)于滑動(dòng)摩擦擦力、空氣阻阻力，方向總總是與v反向，故W＝－Ff·s.4．等等效效替替換換法法：：若若某某一一變變力力的的功功和和某某一一恒恒力力的的功功相相等等，，則則可可以以用用求求得得的的恒恒力力的的功功來來作作為為變變力力的的功功．．即時(shí)時(shí)應(yīng)應(yīng)用用(即時(shí)時(shí)突突破破，，小小試試牛牛刀刀)3.在水水平平面面上上，，有有一一彎彎曲曲的的槽槽道道AB，槽槽道道由由半半徑徑分分別別為為R/2和R的兩兩個(gè)個(gè)半半圓圓構(gòu)構(gòu)成成(圖7－1－4)，現(xiàn)現(xiàn)用用大大小小恒恒為為F的拉拉力力將將一一光光滑滑小小球球從從A點(diǎn)沿沿槽槽道道拉拉至至B點(diǎn)，，若若拉拉力力F的方方向向時(shí)時(shí)刻刻均均與與小小球球運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)方方向向一一致致，，則則此此過過程程中中拉拉力力所所做做的的功功為為()圖7－1－41．摩摩擦擦力力做做功功的的特特點(diǎn)點(diǎn)(1)滑動(dòng)動(dòng)摩摩擦擦力力和和靜靜摩摩擦擦力力都都可可以以對(duì)對(duì)物物體體不不做做功功．．圖7－1－5①如如圖圖7－1－5所示示，，物物塊塊A從斜斜槽槽上上滑滑下下，，最最后后停停在在固固定定的的平平板板車車B上．．在在物物塊塊A與平平板板車車B相對(duì)對(duì)滑滑動(dòng)動(dòng)的的過過程程中中，，平平板板車車B所受受的的滑滑動(dòng)動(dòng)摩摩擦擦力力不不做做功功．．②手手握握瓶瓶子子使使其其水水平平運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)，，此此時(shí)時(shí)瓶瓶所所受受靜靜摩摩擦擦力力與與移移動(dòng)動(dòng)位位移移垂垂直直，，故故靜靜摩摩擦擦力力對(duì)對(duì)瓶瓶子子不不做做功功．．(2)滑動(dòng)動(dòng)摩摩擦擦力力和和靜靜摩摩擦擦力力都都可可以以對(duì)對(duì)物物體體做做負(fù)負(fù)功功．．①在在圖圖7－1－5中，，在在物物塊塊A與平平板板車車B相對(duì)對(duì)滑滑動(dòng)動(dòng)的的過過程程中中，，物物塊塊A所受受的的滑滑動(dòng)動(dòng)摩摩擦擦力力對(duì)對(duì)物物塊塊A做負(fù)負(fù)功功．．②如如圖圖7－1－6所示示，，在在一一與與水水平平方方向向夾夾角角為為θ的傳傳送送帶帶上上，，有有一一物物體體A隨傳傳送送帶帶一一起起勻勻速速向向下下運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)，，在在這這里里靜靜摩摩擦擦力力對(duì)對(duì)物物體體A做負(fù)負(fù)功功．．圖7－1－6(3)滑動(dòng)動(dòng)摩摩擦擦力力和和靜靜摩摩擦擦力力都都可可以以對(duì)對(duì)物物體體做做正正功功．．①在在圖圖7－1－5中，，如如果果平平板板車車不不固固定定，，且且地地面面光光滑滑，，在在物物塊塊A滑上上平平板板車車B的過過程程中中，，物物塊塊A對(duì)平平板板車車B的滑滑動(dòng)動(dòng)摩摩擦擦力力與與平平板板車車B運(yùn)動(dòng)動(dòng)方方向向相相同同，，在在這這里里滑滑動(dòng)動(dòng)摩摩擦擦力力對(duì)對(duì)平平板板車車B做正正功功．．②在在圖圖7－1－6中，，如如果果物物體體A隨傳傳送送帶帶一一起起勻勻速速向向上上運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)，，物物體體A所受受靜靜摩摩擦擦力力與與物物體體位位移移方方向向一一致致，，靜靜摩摩擦擦力力對(duì)對(duì)物物體體A做正功功．特別提提醒：：(1)一對(duì)靜靜摩擦擦力的的功一一定是是相等等的，，且一一正一一負(fù)．．(2)一對(duì)滑滑動(dòng)摩摩擦力力的功功不相相等，，且負(fù)負(fù)功大大于正正功．．2．作用用力、、反作作用力力做功功的特特點(diǎn)(1)作用力力與反反作用用力的的特點(diǎn)點(diǎn)：大大小相相等、、方向向相反反，但但作用用在不不同物物體上上．(2)作用力力、反反作用用力作作用下下的物物體運(yùn)運(yùn)動(dòng)特特點(diǎn)：：可能能向相相反方方向運(yùn)運(yùn)動(dòng)，，也可可能向向同一一方向向運(yùn)動(dòng)動(dòng)．也也可能能一個(gè)個(gè)運(yùn)動(dòng)動(dòng)，而而另一一個(gè)靜靜止，，還可可能兩兩物體體都靜靜止．．(3)由W＝Flcosα不難判判斷，，作用用力的的功與與反作作用力力的功功的特特點(diǎn)：：沒有有必然然的關(guān)關(guān)系，，即不不一定定一正正一負(fù)負(fù)，也也不一一定絕絕對(duì)值值相等等．即時(shí)應(yīng)應(yīng)用(即時(shí)突突破，，小試試牛刀刀)4．(2011年鄭州州高一一檢測測)關(guān)于一一對(duì)作作用力力和反反作用用力的的功，，下列列說法法中正正確的的是()A．如果果其中中一個(gè)個(gè)力做做正功功，則則另一一個(gè)力力必做做負(fù)功功B．一對(duì)對(duì)作用用力與與反作作用力力做功功可能能都為為零C．這兩兩個(gè)力力一定定同時(shí)時(shí)都做做正功功或同同時(shí)都都做負(fù)負(fù)功D．一對(duì)對(duì)作用用力與與反作作用力力做功功的代代數(shù)和和必為為零解析：：選B.一對(duì)作作用力力與反反作用用力雖雖然大大小相相等，，方向向相反反，但但它們們的位位移關(guān)關(guān)系不不確定定，故故這對(duì)對(duì)力做做的功功的關(guān)關(guān)系也也不確確定．．B正確，，A、C、D錯(cuò)誤．．課堂互動(dòng)講練類型一做功的判斷(2011年惠安安高一一檢測測)質(zhì)量為為m的物體體靜止止在傾傾角為為θ的斜面面上，，斜面面沿水水平方方向向向右勻勻速移移動(dòng)了了距離離s，如圖圖7－1－7所示，，物體體m相對(duì)斜斜面靜靜止．．則下下列說說法中中不正正確的的是()圖7－1－7例1A．重力力對(duì)物物體m做正功功B．合力力對(duì)物物體m做功為為零C．摩擦擦力對(duì)對(duì)物體體m做負(fù)功功D．支持持力對(duì)對(duì)物體體m做正功功【思路點(diǎn)點(diǎn)撥】判斷功功的正正負(fù)可可以看看力與與位移移方向向的夾夾角情情況．．【精講精精析】物體的的受力力及位位移如如圖7－1－8所示．．支持力力FN與位移移x的夾角角α<90°，故支支持力力做正正功，，D正確．重重力垂直直位移，，故它不不做功，，A錯(cuò)誤．摩摩擦力Ff與x夾角β>90°°，故摩擦擦力做負(fù)負(fù)功，C正確．合合力為零零，合力力不做功功，B正確，故故符合題題意的選選項(xiàng)為A.圖7－1－8【答案】A【方法總結(jié)結(jié)】力做正功功還是負(fù)負(fù)功的判判斷方法法：(1)看力F與位移x的夾角αα<90°°，力做正正功；α>90°°，力做負(fù)負(fù)功．(2)看力F與速度v的夾角αα<90°°，力做正正功；α>90°°，力做負(fù)負(fù)功(3)看速率增增大還是是減小，，若在力力作用下下速率增增大，此此力做正正功，反反之做負(fù)負(fù)功．變式訓(xùn)練練1如圖7－1－9所示，重重物P放在粗糙糙的水平平板OA上，當(dāng)水水平板繞繞O端緩慢抬抬高，在在重物P沒有滑動(dòng)動(dòng)之前，，下列說說法中正正確的是是()圖7－1－9A．P受到的支支持力不不做功B．P受到的支支持力做做正功C．P受到的摩摩擦力不不做功D．P受到的摩摩擦力做做負(fù)功解析：選BC.摩擦力始始終與P的速度垂垂直，不不做功，，支持力力的方向向始終與與P速度同向向，做正正功．如圖7－1－10所示，水平地地面上的物體體質(zhì)量為2kg，在方向與水水平面成37°角、大小為10N的拉力F作用下移動(dòng)2m，已知物體與與水平地面間間的動(dòng)摩擦因因數(shù)為0.2.在這一過程中中，物體受的的各力做功多多少？合力做做功多少？(g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)類型二恒力做功的求解例2圖7－1－10【思路點(diǎn)撥】物體受到的各各力均為恒力力，用公式W＝F·lcosα求功即可．【自主解答】物體受重力、、支持力、拉拉力、摩擦力力四個(gè)力作用用，受力分析析如圖7－1－11所示，其中重重力和支持力力與運(yùn)動(dòng)方向向垂直，不做做功，拉力做做正功，摩擦擦力做負(fù)功．．圖7－1－11法一：拉力F對(duì)物體做的功功為WF＝F·lcos37°＝10×2×0.8J＝16J摩擦力對(duì)物體體做的功為WFf＝Fflcos180°＝－μ(mg－Fsin37°)l＝－0.2×(2×10－10×0.6)×2J＝－5.6J重力和支持力力做的功為WG＝WFN＝0合力做的功為為W合＝WG＋WFN＋WF＋WFf＝16J－5.6J＝10.4J法二：物體體所受到的的合力為F合＝Fcos37°－Ff＝(10×0.8－2.8)N＝5.2N所以W合＝F合·l＝5.2×2J＝10.4J.【答案】見自主解答答【方法總結(jié)】兩種求總功功的方法要要依據(jù)題目目特點(diǎn)靈活變式訓(xùn)練2一質(zhì)量為1kg的物體被人人用手勻速速向上托高高1m，下列說法法正確的是是(g取10m/s2)()A．手對(duì)物體體做功10JB．合外力對(duì)對(duì)物體做功功為0C．物體克服服重力做功功10JD．手對(duì)物體體做正功，，且大于10J解析：選ABC.手對(duì)物體的的作用力F＝mg＝10N，故手對(duì)物物體做的功功W1＝10×1J＝10J，A對(duì)D錯(cuò)．重力做做功W2＝－10×1J＝－10J，C對(duì)．物體勻勻速上升，，合力為零零，故W合＝0，B對(duì)．(2011年西安八校校高三模擬擬考試)某人利用如如圖7－1－12所示的裝置置，用100N的恒力F作用于不計(jì)計(jì)質(zhì)量的細(xì)細(xì)繩的一端端，將物體體從水平面面上的A點(diǎn)移到B點(diǎn)．已知α1＝30°，α2＝37°，h＝1.5m，不計(jì)滑輪輪質(zhì)量及繩繩與滑輪間間的摩擦．．求繩的拉拉力對(duì)物體類型三變力做功的計(jì)算例3圖7－1－12【精講精析】繩對(duì)物體的的拉力雖然然大小不變變，但方向向不斷變化化，所以不不能直接根根據(jù)W＝Flcosα求繩的拉力力對(duì)物體做做的功．由于不計(jì)繩繩與滑輪的的質(zhì)量及摩摩擦，所以以恒力F做的功和繩繩對(duì)物體的的拉力做的的功相等．．本題可以以通過求恒恒力F所做的功求求出繩對(duì)物物體的拉力力所做的功功．由于恒恒力F作用在繩的的端點(diǎn)，故故需先求出出繩的端點(diǎn)點(diǎn)的位移l，再求恒力力F的功．【答案】50J【方法總結(jié)】解決本題有有兩個(gè)關(guān)鍵鍵點(diǎn)：(1)把變力做的的功轉(zhuǎn)化成成恒力做功功求解；(2)力F做功的位位移等于于左邊繩繩的變短短的部變式訓(xùn)練練3用鐵錘把把小鐵釘釘釘入木木板，設(shè)設(shè)木板對(duì)對(duì)釘子的的阻力與與釘進(jìn)木木板的深深度成正正比．已已知鐵錘錘第一次次將釘子子釘進(jìn)的的深度為為如圖7－1－13所示，木木塊原