2022-2023學(xué)年高一物理同步講義（人教 ）8.1功和功率（第一課時(shí) 功）（學(xué)生版）

第八章機(jī)械能守恒定律第1課功和功率第一課時(shí)功目標(biāo)導(dǎo)航目標(biāo)導(dǎo)航課程標(biāo)準(zhǔn)核心素養(yǎng)1.掌握功的公式W＝Flcosα及公式的適用范圍.2.理解正、負(fù)功的概念，會(huì)用功的公式進(jìn)行計(jì)算．1、物理觀念：功、正功、負(fù)功、總功、合力的功。2、科學(xué)思維：求總功的方法。3、科學(xué)探究：正負(fù)功與力和位移夾角的關(guān)系。4、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：生活中常見(jiàn)的功的計(jì)算。知識(shí)精講知識(shí)精講知識(shí)點(diǎn)01功1．定義：力對(duì)物體所做的功，等于、、這三者的乘積．2．公式：W＝.3．功是標(biāo)(選填“矢”或“標(biāo)”)量．在國(guó)際單位制中，功的單位是，符號(hào)是J.【即學(xué)即練1】關(guān)于功的概念，以下說(shuō)法正確的是（）A．力是矢量，位移是矢量，所以功也是矢量B．功有正、負(fù)之分，若某個(gè)力對(duì)物體做負(fù)功，表明這個(gè)力對(duì)該物體的運(yùn)動(dòng)起阻礙作用C．若某一個(gè)力對(duì)物體不做功，說(shuō)明該物體一定沒(méi)有位移D．某物體通過(guò)一段位移，作用在該物體上的力一定都做功知識(shí)點(diǎn)02正功和負(fù)功1．正功和負(fù)功的判斷由W＝Flcosα可知(1)當(dāng)α＝eq\f(π,2)時(shí)，W＝0，力F對(duì)物體(填“做正功”“做負(fù)功”或“不做功”)．(2)當(dāng)0≤α＜eq\f(π,2)時(shí)，W＞0，力F對(duì)物體(填“做正功”“做負(fù)功”或“不做功”)．(3)當(dāng)eq\f(π,2)＜α≤π時(shí)，W＜0，力F對(duì)物體(填“做正功”“做負(fù)功”或“不做功”)．【即學(xué)即練2】關(guān)于功的表述，正確的是（）A．功的正負(fù)表示大小B．做功的大小與參照系的選取無(wú)關(guān)C．一個(gè)力對(duì)物體做負(fù)功，則該力一定阻礙物體運(yùn)動(dòng)D．作用力做正功時(shí)，反作用力一定做負(fù)功。知識(shí)點(diǎn)03總功總功的計(jì)算當(dāng)一個(gè)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：(1)各個(gè)力分別對(duì)物體所做功的．(2)幾個(gè)力的對(duì)物體所做的功．【即學(xué)即練3】如圖所示，質(zhì)量m＝50kg的滑雪運(yùn)動(dòng)員從高度h＝30m的坡頂由靜止下滑，斜坡的sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，裝備質(zhì)量不計(jì))(1)滑雪運(yùn)動(dòng)員所受的重力對(duì)他做了多少功？(2)各力對(duì)運(yùn)動(dòng)員做的總功是多少？能力拓展能力拓展考法01對(duì)功的理解1．做功的兩個(gè)條件：力和物體在力的方向上發(fā)生位移，其中位移是物體相對(duì)地面的位移．2．功是過(guò)程量，公式W＝Flcosα適用于恒力做功．3．功是標(biāo)量，沒(méi)有方向，但是有正負(fù)．4．功是一個(gè)過(guò)程量，描述的是力在物體沿力的方向發(fā)生位移的過(guò)程中的積累效應(yīng)．【典例1】下列有關(guān)力對(duì)物體做功的說(shuō)法正確的是()A．靜摩擦力一定不做功B．如果外力對(duì)物體做功為零，則物體一定處于靜止?fàn)顟B(tài)C．物體受到的外力越大則外力對(duì)物體所做的功越大D．物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，若受力的方向總是垂直于速度的方向，則此力不做功考法02正、負(fù)功的理解1．功是標(biāo)量(1)功是標(biāo)量．功的正、負(fù)并不表示功的方向，而是表示動(dòng)力做功還是阻力做功．(2)一個(gè)力對(duì)物體做負(fù)功，往往說(shuō)成物體克服這個(gè)力做功．2．判斷功的正、負(fù)的方法(1)根據(jù)力F與物體位移l的夾角α判斷——常用于恒力做功的情形．(2)根據(jù)力與物體瞬時(shí)速度的夾角θ判斷——常用于曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的情形．如圖所示：①若夾角θ是銳角，力做正功；②若夾角θ是鈍角，力做負(fù)功；③若夾角θ是直角，力不做功．【典例2】(多選)下列說(shuō)法正確的是()A．－10J的功大于＋5J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)物體做負(fù)功，則說(shuō)明這個(gè)力一定阻礙物體的運(yùn)動(dòng)D．功是矢量，正、負(fù)表示方向考法03總功的計(jì)算總功的計(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W＝Flcosα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＝W1＋W2＋W3＋….(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lcosα計(jì)算總功，此時(shí)α為F合的方向與l的方向間的夾角．【典例3】一個(gè)質(zhì)量m＝150kg的物體，受到與水平方向成θ＝37°角斜向左上方的500N的拉力F作用，在水平地面上移動(dòng)的距離l＝5m(如圖所示)．物體與地面間的滑動(dòng)摩擦力Ff＝100N，sin37°＝0.6，cos37°＝0.7求：(1)力F對(duì)物體所做的功；(2)摩擦力對(duì)物體所做的功；(3)求合外力對(duì)物體所做的總功．分層提分分層提分題組A基礎(chǔ)過(guò)關(guān)練1．如圖所示，在大小和方向都相同的力F1和F2的作用下，物體m1和m2沿水平方向移動(dòng)了相同的距離。已知質(zhì)量m1<m2，F(xiàn)1做的功為W1，F(xiàn)2做的功為W2，則（）A．W1>W2 B．W1<W2 C．W1=W2 D．無(wú)法確定2.如圖所示，質(zhì)量為m的小物體，從高為h、底邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的固定粗糙斜面頂端由靜止開(kāi)始沿斜面下滑，物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g，在物體從斜面頂端滑至斜面底端的過(guò)程中，摩擦力所做的功為（）A．－μmg B．－C．－μmgL D．－μmg3．如圖所示，一根繩子繞過(guò)滑輪（大小、摩擦均不計(jì)），繩的一端拴一質(zhì)量為的物體，另一側(cè)沿豎直方向的繩被人拉住。若人的手到滑輪最高點(diǎn)的距離為4m，拉住繩子前進(jìn)3m，使物體勻速上升，取10m/s2。則人拉繩所做的功為（）A．500J B．300J C．100J D．50J4.在光滑水平面上，t=0時(shí)開(kāi)始用水平恒力F拉一物體，物體從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。在0～t0時(shí)間內(nèi)F做功為W1，在t0～2t0時(shí)間內(nèi)F做功為W2，則W2：W1為（）A．1 B．2 C．3 D．45．在水平面上，有一彎曲的槽道弧AB，槽道由半徑分別為和R的兩個(gè)半圓構(gòu)成（如圖所示），現(xiàn)用大小恒為F的拉力將一光滑小球從A點(diǎn)沿滑槽道拉至B點(diǎn)，若拉力F的方向時(shí)時(shí)刻刻均與小球運(yùn)動(dòng)方向一致，則此過(guò)程中拉力所做的功為（）A．0 B．FRC．πFR D．2πFR6.如圖所示，一輛裝滿(mǎn)石塊的貨車(chē)在平直道路上行駛。貨箱中石塊B的質(zhì)量為m，重力加速度為g，在貨車(chē)以加速度a加速運(yùn)動(dòng)位移x的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（）A．石塊B所受合力大小為mgB．石塊B所受合力大小為maC．周?chē)c石塊B接觸的物體對(duì)它的作用力的合力做功為mgxD．周?chē)c石塊B接觸的物體對(duì)它的作用力的合力做功為題組B能力提升練7.（多選）一物體在水平恒力F的作用下沿水平面運(yùn)動(dòng)，撤去F后物體在摩擦力f的作用下減速到靜止，其v-t圖像如圖所示。則下列說(shuō)法正確的是（）A．0~t0內(nèi)F、f做功大小之比為3：1B．0~t0內(nèi)F、f做功大小之比為1：1C．0~3t0內(nèi)F、f做功大小之比為3：1D．0~3t0內(nèi)F、f做功大小之比為1：18.（多選）如圖所示，水平路面上有一輛質(zhì)量為的汽車(chē)，車(chē)廂中有一質(zhì)量為m的人正用恒力F向前推車(chē)廂，在車(chē)以加速度a向前加速行駛距離L的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（）A．人對(duì)車(chē)的推力F做的功為FL B．車(chē)對(duì)人做的功為maLC．車(chē)對(duì)人的摩擦力做的功為 D．車(chē)對(duì)人的作用力大小為ma9．(多選)如圖所示，人站在自動(dòng)扶梯上相對(duì)扶梯不動(dòng)，隨扶梯向上勻速運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是()A．重力對(duì)人做負(fù)功B．摩擦力對(duì)人做正功C．支持力對(duì)人做正功D．合力對(duì)人做功為零10.如圖所示，質(zhì)量為m的物體靜止在傾角為θ的斜面體上，物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，現(xiàn)使斜面體水平向左勻速運(yùn)動(dòng)距離l，物體始終與斜面體保持相對(duì)靜止，重力加速度為g.則在斜面體水平向左勻速運(yùn)動(dòng)距離l的過(guò)程中()A．摩擦力對(duì)物體做的功為－μmglcosθB．斜面體對(duì)物體的支持力做的功為mglsinθcos2θC．重力對(duì)物體做的功為mglD．斜面體對(duì)物體做的功為零題組C培優(yōu)拔尖練11．(多選)質(zhì)量為m＝2kg的物體沿水平面向右做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，t＝0時(shí)刻受到一個(gè)水平向左的恒力F的作用，如圖甲所示，取水平向右為正方向，此物體的v－t圖像如圖乙所示，g取10m/s2，則()A．物體與水