【中學(xué)教材全解】2020-2021學(xué)年人教版高中物理必修2-第7章-第2節(jié)-功課時(shí)學(xué)案

第2節(jié)功學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解功的概念和做功的兩個(gè)要素。2.明確功是標(biāo)量，知道QUOTE的適用范圍，會(huì)用功的公式進(jìn)行計(jì)算。3.理解正功、負(fù)功的概念，會(huì)依據(jù)公式計(jì)算多個(gè)力的總功。自主學(xué)習(xí)1.功一個(gè)物體受到的作用，假如在力的方向上發(fā)生了一段，這個(gè)力就對(duì)物體做了功。做功的兩個(gè)不行缺少的因素：和在力的方向上發(fā)生的。功的公式：，功的單位：，符號(hào)是。功是(選填“矢”或“標(biāo)”)量。2.正功和負(fù)功依據(jù)QUOTE可知：(1)當(dāng)QUOTE時(shí)，QUOTE。即當(dāng)力QUOTE和位移QUOTE時(shí)，力對(duì)物體不做功。這種狀況，物體在力QUOTE的方向上沒有發(fā)生位移。(2)當(dāng)≤QUOTE<時(shí)，QUOTE>0。即當(dāng)力QUOTE跟位移QUOTE的夾角為(選填“銳”或“鈍”)角時(shí)，力QUOTE對(duì)物體做正功，這時(shí)力QUOTE是（選填“動(dòng)”或“阻”）力，所以(選填“動(dòng)”或“阻”)力對(duì)物體做正功。(3)當(dāng)<QUOTE≤時(shí)，QUOTE<0。即當(dāng)力QUOTE跟位移QUOTE的夾角為(選填“銳”或“鈍”)角時(shí)，力QUOTE對(duì)物體做負(fù)功，這時(shí)力QUOTE是（選填“動(dòng)”或“阻”）力，所以（選填“動(dòng)”或“阻”）力對(duì)物體做負(fù)功。一個(gè)力對(duì)物體做負(fù)功，又常說成“物體這個(gè)力做功”(取確定值)。3.總功的計(jì)算QUOTE=(QUOTE為QUOTE與位移QUOTE的夾角)。QUOTE＋QUOTE＋…＋QUOTE(即總功為各個(gè)分力所做功的)。自我檢測(cè)1.（單選）如圖7-2-1所示的四幅圖是小明提包回家的情境，其中小明提包的力不做功的是（）A.將包提起來B.站在水平勻速行駛的車上C.乘升降電梯D.提著包上樓圖7-2-12.（單選）水平路面上有一個(gè)重500N的小車，在100N的水平拉力作用下，勻速向前運(yùn)動(dòng)了5m，則在這一過程中（）A.車受到的阻力為600NB.車受到的阻力為500NC.拉力對(duì)車做功為500JD.重力對(duì)車做功為2500J3.（單選）用水平恒力QUOTE作用在質(zhì)量為QUOTE的物體上，使之在光滑的水平面上沿力的方向移動(dòng)距離QUOTE，恒力做功為QUOTE，再用該恒力作用于質(zhì)量為QUOTE（QUOTE）的物體上，使之在粗糙的水平面上移動(dòng)同樣的距離QUOTE，恒力做功為QUOTE，則兩次恒力做功的關(guān)系是（） QUOTE QUOTEQUOTE D.無法推斷圖7-2-24.（單選）如圖7-2-2所示，一個(gè)物塊在與水平方向成QUOTE角的恒力QUOTE作用下，沿水平面對(duì)右運(yùn)動(dòng)一段距離QUOTE，在此過程中，恒力QUOTE對(duì)物塊所做的功為（）圖7-2-2A.QUOTE B.QUOTEC.QUOTE D.QUOTE課內(nèi)探究一、功1.做功的兩個(gè)因素（1）閱讀教材第57頁(yè)，理解功的概念。（2）利用學(xué)校所學(xué)功的學(xué)問推斷力對(duì)物體做功的狀況：①某同學(xué)用力提地面上一重物，但未提動(dòng)；②物體在水平地面上在拉力QUOTE作用下勻速運(yùn)動(dòng)一段距離，重力是否做功，拉力做功嗎？（3）結(jié)合（2）中的例子，歸納力做功的條件。圖7-2-3圖7-2-3（1）若力的方向與物體的運(yùn)動(dòng)方向全都時(shí)，功的表達(dá)式是怎樣的？如圖7-2-3所示，質(zhì)量為QUOTE的滑塊，力QUOTE使滑塊發(fā)生位移QUOTE這個(gè)過程中，QUOTE對(duì)滑塊做功的表達(dá)式。圖7-2-4圖7-2-4如圖7-2-4所示，質(zhì)量為QUOTE的物體，在與水平方向成QUOTE角的力QUOTE的作用下，沿水平方向向前行駛的距離為QUOTE，求力QUOTE對(duì)物體所做的功。圖7-2-5圖7-2-5方法①：將位移QUOTE沿力方向和垂直于力方向分解如圖7-2-5所示。圖7-2-6方法②：將力QUOTE沿位移方向和垂直于位移方向分解如圖7-2-6所示。圖7-2-6結(jié)論：力對(duì)物體所做的功，等于的大小、的大小、這三者的乘積，即QUOTE=。說明：對(duì)功的公式QUOTE的理解①公式中QUOTE應(yīng)為恒力,即力的大小、方向不變，位移QUOTE是相對(duì)于地面的位移。②計(jì)算功時(shí),確定要明確是哪個(gè)力對(duì)物體做的功。③公式中的單位:QUOTE——牛(N)；QUOTE——米(m)；QUOTE——焦(J)。(3)計(jì)算下列四種狀況下力QUOTE做的功并思考力對(duì)物體做功與物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的關(guān)系？（四種狀況下QUOTE均相等）質(zhì)量為QUOTE的物體在力QUOTE作用下，質(zhì)量為2QUOTE的物體在力QUOTE作用下，加速前進(jìn)QUOTE，力QUOTE做功為QUOTE勻速前進(jìn)QUOTE，力QUOTE做功為QUOTE質(zhì)量為QUOTE的物體在力QUOTE作用下質(zhì)量為QUOTE的物體在傾角為QUOTE 加速前進(jìn)QUOTE，力QUOTE與前進(jìn)方向夾的斜面上在力QUOTE作用下勻速 角為QUOTE,力QUOTE做功為QUOTE前進(jìn)QUOTE，力QUOTE做功為QUOTE圖7-2-7圖7-2-8例1如圖7-2-8所示，質(zhì)量QUOTE2kg的物體在光滑水平面上，由靜止開頭受到拉力QUOTE作用加速運(yùn)動(dòng)2s，已知QUOTE10N，第一種狀況拉力水平，拉力做功為QUOTE，其次種狀況拉力與水平方向成37°角，拉力做功為QUOTE（已知sin37°=0.6,cos37°=0.8）圖7-2-8求：QUOTE與QUOTE。二、正功和負(fù)功1.功的計(jì)算式QUOTE中包含QUOTE，爭(zhēng)辯QUOTE的取值范圍。2.爭(zhēng)辯力對(duì)物體做功QUOTE正負(fù)的條件，并舉例說明。3.功QUOTE正負(fù)的意義，并舉例說明。說明：（1）某力對(duì)物體做負(fù)功，往往說成“物體克服某力做功”(取確定值)。圖7-2-9如圖7-2-9所示，用一個(gè)水平的力QUOTE拉物體在粗糙水平面上運(yùn)動(dòng)。這時(shí)我們說力QUOTE對(duì)物體做了正功,而阻力QUOTE對(duì)物體也做了功,但是QUOTE與QUOTE的功是有區(qū)分的。QUOTE做的功是負(fù)功,也可說成是物體克服阻力QUOTE做功，而支持力QUOTE和重力QUOTE就沒有做功。圖7-2-9（2）推斷一個(gè)力對(duì)物體做功的正、負(fù),除了利用QUOTE的夾角推斷外，還常用QUOTE、與物體瞬時(shí)速度QUOTE的夾角判定，如QUOTE夾角始終小于90°，力QUOTE做正功；始終為90°，力QUOTE不做功（如勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，向心力不做功）；始終大于90°小于180°，力QUOTE做負(fù)功。此方式特殊適用于曲線運(yùn)動(dòng)中的力做功的判定。例2（單選）一人乘電梯從1樓到20樓，在此過程中，他經(jīng)受了先加速，后勻速，再減速的運(yùn)動(dòng)過程，則電梯對(duì)人的支持力做功狀況正確的是（）A.加速時(shí)做正功，勻速時(shí)不做功，減速時(shí)做負(fù)功B.加速時(shí)做正功，勻速、減速時(shí)不做功C.加速、勻速時(shí)做正功，減速時(shí)做負(fù)功D.始終做正功三、總功的計(jì)算當(dāng)物體所受的力不止一個(gè)時(shí)，如何求解幾個(gè)力對(duì)物體做的總功？結(jié)論：一是利用功的公式QUOTE,其中QUOTE為物體所受的；二是先求各力對(duì)物體所做的功QUOTE、QUOTE、…、QUOTE,QUOTE=,留意代入功的正、負(fù)號(hào)。圖7-2-10例3一個(gè)質(zhì)量為QUOTE150kg的雪橇，受到與水平方向成QUOTE37°角斜向上方的拉力QUOTE500N，在水平地面上移動(dòng)的距離QUOTE5m（如圖7-2-10所示）。雪橇與地面間的滑動(dòng)摩擦力（阻力QUOTE=100N，求力對(duì)雪橇做的總功。圖7-2-10考慮幾個(gè)問題：（1）雪橇受到幾個(gè)力的作用？方向如何？（2）雪橇受到的力中哪些力不做功？（3）雪橇受到的力中，做功的各力與位移方向的夾角是多少？圖7-2-11例4如圖7-2-11所示，質(zhì)量為QUOTE的物體靜止在傾角為QUOTE的斜面上，物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為QUOTE?，F(xiàn)使斜面水平向左勻速運(yùn)動(dòng)距離QUOTE。試求：圖7-2-11(1)摩擦力對(duì)物體做的功(物體與斜面相對(duì)靜止)；(2)斜面對(duì)物體的彈力做的功；(3)重力對(duì)物體做的功；(4)斜面對(duì)物體做的功是多少？各力對(duì)物體所做的總功是多少？鞏固練習(xí)圖7-2-121.（單選）如圖7-2-12所示，物體QUOTE疊放著，QUOTE用繩系在固定的墻上，用力QUOTE拉著QUOTE向右移動(dòng)。用QUOTE、QUOTE、QUOTE分別表示繩中拉力、QUOTE對(duì)QUOTE的摩擦力和QUOTE對(duì)QUOTE的摩擦力，則下面敘述中正確的是（）圖7-2-12A.QUOTE做正功，QUOTE做負(fù)功，QUOTE做正功，QUOTE不做功B.QUOTE、QUOTE做正功，QUOTE、QUOTE不做功C.QUOTE做正功，QUOTE做負(fù)功，QUOTE和QUOTE不做功D.QUOTE做正功，QUOTE做負(fù)功，QUOTE做正功，QUOTE做負(fù)功2.（多選）一個(gè)力對(duì)物體做了負(fù)功，則說明（）A.這個(gè)力確定阻礙物體的運(yùn)動(dòng)B.這個(gè)力不愿定阻礙物體的運(yùn)動(dòng)C.這個(gè)力與物體運(yùn)動(dòng)方向的夾角QUOTE>90°D.這個(gè)力與物體運(yùn)動(dòng)方向的夾角QUOTE<90°3.（單選）起重機(jī)以1QUOTE的加速度將質(zhì)量為1000kg的貨物由靜止開頭勻加速向上提升，若QUOTE取10QUOTE，則在1s內(nèi)起重機(jī)對(duì)貨物所做的功是（）A.500J B.4500JC.5000J D.5500J圖7-2-134.如圖7-2-13所示，在長(zhǎng)為QUOTE的細(xì)線下掛一質(zhì)量為QUOTE的小球，用水