高中物理-7.1-7.2能量和功課件-新人教版必修2

第七章機(jī)械能守恒定律2.功1.追尋守恒量--能量伽利略的理想實驗：伽利略理想斜面實驗〔斜面均光滑〕ABhh高度速度此消彼長伽利略斜面實驗說明，小球在運動過程中，“有某一量是守恒的”，這個量叫做能量或能。說明：能量與物體的運動相對應(yīng)，是對物體不同運動形式的統(tǒng)一的量度，不同的運動形式對應(yīng)不同的能量。幾種常見的能量形式相互作用的物體憑借其位置而具有的能，叫做勢能。勢能包括重力勢能和彈性勢能物體由于運動而具有的能，叫做動能。注意：在伽利略的理想斜面實驗中，小球的動能和勢能相互轉(zhuǎn)化，但二者的總量是保持不變的．1．在圖5-1所示的伽利略的斜面理想實驗中〔斜面光滑〕，以下說法正確的選項是()A．小球從A到B運動的過程動能保持不變B．小球從A到B運動的過程勢能減少C．只有小球從B到C運動的過程中動能和勢能的總和不變D．小球在斜面CD上運動的最大距離等于AB2．以下實例中,動能轉(zhuǎn)化為勢能的是()A．豎直上拋的正在上升的石塊.B．上緊發(fā)條的玩具汽車正在行駛.C．從高處下落的乒乓球D．從斜槽上滾下的鋼珠BA3．關(guān)于伽利略的斜面實驗,以下說法正確的選項是〔

〕A．無論斜面是否光滑,小球滾上的高度一定與釋放的高度相同.B．實際上,小球滾上的高度會比釋放的高度要小一些.C．只有在斜面絕對光滑的理想條件下,小球滾上的高度才與釋放的高度相同.D．伽利略的斜面理想實驗反映了在小球的運動過程中存在某個守恒量.BCD

在認(rèn)識能量的歷史過程中，人們建立了功的概念，因而功和能是兩個密切聯(lián)系的物理量，即如果物體在力的作用下能量發(fā)生了變化，那么這個力一定對物體做了功。那么，功的概念是怎么建立的，我們又怎樣計算呢？請同學(xué)們回憶初中學(xué)過的功的知識，舉例說明什么是做功過程？做功過程需要滿足什么條件？做功的兩個必要因素：公式:

W=Fl功的單位:焦耳符號:J力物體在力的方向上通過一定的距離{發(fā)生位移二功FF如圖,物塊在水平拉力F作用下發(fā)生位移l拉力F做功

W=FlFlmgf重力mg不做功支持力FN不做功FN做功的兩個必要因素：力物體在力的方向上{發(fā)生位移力的方向和位移的方向相同時，

W=Fl力的方向和位移的方向垂直時，不做功力的方向和位移的方向夾角時？F結(jié)論：lFF⊥F∥F其中

為力的方向與位移的方向之間的夾角方案1：分解力結(jié)論：Fll⊥l∥F其中

為力的方向與位移的方向之間的夾角方案2：分解位移說明:③力和位移必須具備同時性②只適用于求恒力做功①

F表示力的大小，l表示位移的大小，表示力的方向和位移的方向之間的夾角如何判斷力的方向與位移的方向之間的夾角？

數(shù)學(xué)知識：兩條直線的夾角兩條有向線段的夾角討論:③當(dāng)時,①當(dāng)時,②當(dāng)時,W>0，力對物體做正功；W=0，力對物體不做功；W<0，力對物體做負(fù)功,或說成物體克服這個力做功.丁FlFl丙甲Fl乙Fl小車的位移為l，水平向右，求外力F做的功思考：功是標(biāo)量還是矢量？如何判斷一個物理量是標(biāo)量還是矢量？1、標(biāo)量沒有方向，矢量有方向2、運算法那么標(biāo)量代數(shù)相加減，矢量加減滿足平行四邊形法那么結(jié)論：功是標(biāo)量

正代表動力做功,使物體的能量增加

負(fù)代表阻力做功,使物體的能量減少．功的正、負(fù)號不表示方向，僅表示做功的效果不同3．正功與負(fù)功及不做功的判定(1)根據(jù)力和位移方向間的夾角判定．(2)根據(jù)力和速度方向間的夾角判定．當(dāng)力的方向或速度方向變化時，可看力和速度的夾角大小，當(dāng)F、v夾角為銳角時，F(xiàn)為動力，做正功；F、v夾角為鈍角時，F(xiàn)為阻力，做負(fù)功；F、v夾角為直角時，F(xiàn)既不是動力，也不是阻力，不做功．此法多用于曲線運動中．計算幾個力所做總功的方法：〔2〕先求出各個力所做的功，再求其代數(shù)和．〔1〕先求出這幾個力的合力F的大小和方向，再求合力F所做的功，即為總功．

特別提醒：方法1僅適用于幾個力同時作用于物體的情況，因為只有當(dāng)這幾個力同時作用于物體上時，才能求出它們的合力；方法2那么不管幾個力同時作用，還是作用時間有先后均適用．

即時應(yīng)用(即時突破，小試牛刀)1．(2011年新余高一檢測)用水平恒力F作用于質(zhì)量為M的物體上使之在光滑的水平面上沿力的方向移動距離為l，恒力做功為W1；再用該恒力作用于質(zhì)量為m(m<M)的物體上，使之在粗糙的水平面上移動同樣的距離l，恒力做功為W2，那么兩次恒力做功的關(guān)系是()A．W1>W2B．W1<W2C．W1＝W2D．無法判斷解析：選C.恒力做功是指力F所做的功，根據(jù)功的定義，力F所做的功只與力F的大小及物體在力F的方向上發(fā)生的位移大小的乘積有關(guān)，不需考慮其他力的影響，因兩次的恒力相同，位移也相同，所以做功相同，故此題選C.即時應(yīng)用(即時突破，小試牛刀)2.如圖7－1－1所示，兩個互相垂直的力F1和F2作用在同一物體上，F(xiàn)1＝4N，F(xiàn)2＝3N．物體由靜止運動1m的距離，那么物體所受合力及合力做的功正確的選項是()圖7－1－1A．7N7JB．1N1JC．5N5JD．5N7J圖7－1－22.圖象法：變力的功W可用F－l圖線與l軸所包圍的面積表示．l軸上方的面積表示力對物體做正功的多少，l軸下方的面積表示力對物體做負(fù)功的多少．3．微元法：當(dāng)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：如圖7－1－3所示，物體在大小不變、方向始終沿著圓周的切線方向的一個力F的作用下繞圓周運動了一圈，又回到出發(fā)點．圓周的半徑為R，求力F做的功時，圖7－1－3力F的方向在隨時變化，是一個變力，所以不能亂套用公式．而這時，我們把整個的圓周分成很短的間隔Δs1、Δs2、Δs3…因為每一段很短，這樣在每一段上，我們可近似認(rèn)為F和位移Δs在同一直線上并且同向，故W＝F(Δs1＋Δs2＋Δs3＋…)＝2πRF.因此功等于力F與物體實際路徑長度的乘積．即W＝Fs.對于滑動摩擦力、空氣阻力，方向總是與v反向，故W＝－Ff·s.4．等效替換法：假設(shè)某一變力的功和某一恒力的功相等，那么可以用求得的恒力的功來作為變力的功．即時應(yīng)用(即時突破，小試牛刀)3.在水平面上，有一彎曲的槽道AB，槽道由半徑分別為R/2和R的兩個半圓構(gòu)成(圖7－1－4)，現(xiàn)用大小恒為F的拉力將一光滑小球從A點沿槽道拉至B點，假設(shè)拉力F的方向時刻均與小球運動方向一致，那么此過程中拉力所做的功為()圖7－1－41．摩擦力做功的特點(1)滑動摩擦力和靜摩擦力都可以對物體不做功．圖7－1－5①如圖7－1－5所示，物塊A從斜槽上滑下，最后停在固定的平板車B上．在物塊A與平板車B相對滑動的過程中，平板車B所受的滑動摩擦力不做功．②手握瓶子使其水平運動，此時瓶所受靜摩擦力與移動位移垂直，故靜摩擦力對瓶子不做功．(2)滑動摩擦力和靜摩擦力都可以對物體做負(fù)功．①在圖7－1－5中，在物塊A與平板車B相對滑動的過程中，物塊A所受的滑動摩擦力對物塊A做負(fù)功．②如圖7－1－6所示，在一與水平方向夾角為θ的傳送帶上，有一物體A隨傳送帶一起勻速向下運動，在這里靜摩擦力對物體A做負(fù)功．圖7－1－6(3)滑動摩擦力和靜摩擦力都可以對物體做正功．①在圖7－1－5中，如果平板車不固定，且地面光滑，在物塊A滑上平板車B的過程中，物塊A對平板車B的滑動摩擦力與平板車B運動方向相同，在這里滑動摩擦力對平板車B做正功．②在圖7－1－6中，如果物體A隨傳送帶一起勻速向上運動，物體A所受靜摩擦力與物體位移方向一致，靜摩擦力對物體A做正功．特別提醒：(1)一對靜摩擦力的功一定是相等的，且一正一負(fù)．(2)一對滑動摩擦力的功不相等，且負(fù)功大于正功．2．作用力、反作用力做功的特點(1)作用力與反作用力的特點：大小相等、方向相反，但作用在不同物體上．(2)作用力、反作用力作用下的物體運動特點：可能向相反方向運動，也可能向同一方向運動．也可能一個運動，而另一個靜止，還可能兩物體都靜止．(3)由W＝Flcosα不難判斷，作用力的功與反作用力的功的特點：沒有必然的關(guān)系，即不一定一正一負(fù)，也不一定絕對值相等．即時應(yīng)用(即時突破，小試牛刀)4．(2011年鄭州高一檢測)關(guān)于一對作用力和反作用力的功，以下說法中正確的選項是()A．如果其中一個力做正功，那么另一個力必做負(fù)功B．一對作用力與反作用力做功可能都為零C．這兩個力一定同時都做正功或同時都做負(fù)功D．一對作用力與反作用力做功的代數(shù)和必為零解析：選B.一對作用力與反作用力雖然大小相等，方向相反，但它們的位移關(guān)系不確定，故這對力做的功的關(guān)系也不確定．B正確，A、C、D錯誤．學(xué)生練習(xí)思考：體育課上小明踢足球的作用力大小為150N,足球在地上滾動了20m后停止運動，小芳同學(xué)這樣計算小明對足球做的功W=150×20J=3000J。以上功的求法是否正確？例1:一個質(zhì)量m=150kg的雪橇，受到與水平方向成角斜向上方的拉力F=500N，在水平地面上移動的距離l=5m。物體與地面的滑動摩擦力f=100N，求力對物體所做的總功。例2:如下圖,光滑斜面長為l,底角為，固定在水平地面上，一質(zhì)量為m的物塊〔不計大小〕由斜面頂端開始下滑,求物塊下滑至底端的過程中各力做的功.mgFNmgFNl學(xué)生練習(xí)例3:如下圖，在傾角α=37°的斜面上，質(zhì)量m=10kg的物體在平行斜面向上的拉力F=120N作用下，沿斜面上滑距離l=2m，物體與斜面間動摩擦因數(shù)μ=0.5。〔1〕計算各力對物體做的功；〔2〕計算物體所受各力所做的總功?！踩=10m/s2〕F學(xué)生練習(xí)例4:如下圖,物體A放置在水平桌面上，其右側(cè)固定著一個定滑輪O，細(xì)繩跨過定滑輪