魯科物理必修2 第1章第1節(jié)《機械功》

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歡迎進入物理課堂 第1節(jié)機械功 核心要點突破 課堂互動講練 知能優(yōu)化訓(xùn)練 第1節(jié) 課前自主學(xué)案 課標定位 課標定位 學(xué)習(xí)目標 1 理解功的概念 能利用功的一般公式進行功的計算 2 理解正功和負功及其物理意義 3 理解總功的概念 能計算多個外力對物體所做的總功 4 體會科學(xué)研究方法對人類認識自然的重要作用 能解決一些與生產(chǎn)和生活相關(guān)的做功的實際問題 重點難點 理解功的概念及功的正 負 課前自主學(xué)案 一 機械功的含義1 含義 作用于物體的恒力大小為 該物體沿力的方向運動 經(jīng)過 則F和s的乘積叫做機械功 簡稱功 2 做功的兩個不可缺少的因素是 和物體在力的方向上發(fā)生的 3 功的一般計算公式W 計算公式的適用條件 只適用于求 所做的功 不能直接用于求 所做的功 4 功的單位 符號J 1J 1N 1m 1N m F 位移s 力 位移 Fscos 恒力 變力 焦耳 思考感悟物體只要受到力的作用并發(fā)生一段位移 力就一定做功嗎 提示 不一定 如提一桶水在水平路面上勻速行走 二 機械功的計算1 正功和負功 1 當 時 W 0 力對物體做 功 力是物體運動的 力 2 當 時 W 0 力對物體不做功 力對物體既不起動力作用 也不起阻力作用 3 當 時 W 0 力對物體做 功 或者說物體 做了功 力是物體運動的 力 0 90 正 動 90 90 180 負 克服力 阻 2 功是 量 功的正負不表示 正功表示的是動力對物體做功 負功表示的是阻力對物體做功 一個力對物體做負功 往往說成物體克服力做功 取絕對值 這兩種說法意義等同 3 外力做的總功的計算 一個物體同時受到幾個力的作用發(fā)生位移時 這幾個力做的總功等于各個力分別對物體做功的 和 即W總 W1 W2 W3 W4 在計算幾個力的總功時 也可先求 再應(yīng)用功的公式求解 即W總 F合scos 標 大小 代數(shù) 合外力 核心要點突破 一 功的計算1 功的公式W Fscos 1 式中F是恒力 此公式只適用于恒力功的計算 2 s是物體在力F作用下發(fā)生的位移 即力的作用點對地的位移 3 是力F的方向與位移s方向的夾角 2 恒力做功的計算式可作以下三種理解 特別提醒 1 一個恒力對物體做的功與其他力的存在與否無關(guān) 與物體的質(zhì)量 速度無關(guān) 僅由F s及 三量確定 2 功是過程量 計算功時要明確是哪一個力在哪一個過程的功及此過程中這個力是否是恒力 即時應(yīng)用 即時突破 小試牛刀 1 2011年惠安高一檢測 如圖1 1 1所示 用同樣的力F拉同一物體 在甲 光滑水平面 乙 粗糙水平面 丙 光滑斜面 丁 粗糙斜面 上通過同樣的距離 則拉力F的做功情況是 A 甲中做功最少B 丁中做功最多C 做功一樣多D 無法比較圖1 1 1 解析 選C 同樣的力F使物體在力的方向上通過同樣的距離 由W Fs知拉力F做功一樣多 C正確 二 對正功和負功的理解1 功的正負的理解功是一個標量 只有大小沒有方向 功的正負不代表方向 也不表示大小 只說明是動力做功還是阻力做功 或?qū)е孪鄳?yīng)能量增加或減少 2 功的正 負的判斷 特別提醒 1 在判定一個力做功的正負時要注意 若是恒力 看力與位移夾角的大小 若是變力而且物體做曲線運動時 看力F與瞬時速度的夾角 夾角是銳角做正功 鈍角做負功 2 一個力對物體做負功 也可以說物體克服這個力做了正功 即時應(yīng)用 即時突破 小試牛刀 2 2011年鄭州高一檢測 如圖1 1 2所示 劈a放在光滑的水平面上 斜面光滑 把b物體放在斜面a的頂端 由靜止下滑 關(guān)于在下滑過程中a對b的彈力對b做的功W1 b對a的彈力對a做的功W2 下列說法正確的是 A W1 0 W2 0B W1 0 W2 0C W1 0 W2 0D W1 0 W2 0圖1 1 2 解析 選D a b之間的彈力方向如圖 F1 F2均與接觸面垂直 但a對b的彈力F1與b物體的運動方向間的夾角大于90 a對b的彈力對b做負功 b對a的彈力F2與a的運動方向夾角小于90 b對a的彈力對a做正功 D正確 三 對摩擦力做功的理解1 外力對物做功的正負 取決于力F和位移s的夾角 與力F是什么性質(zhì)的力無關(guān) 摩擦力的方向與位移的方向可成任意的夾角 故摩擦力可對物體不做功 也可做正功或做負功 圖1 1 3 如圖1 1 3 水泥隨傳送帶一起勻速向下運動時 位移方向沿斜面向下 所受靜摩擦力方向沿斜面向上 靜摩擦力對物體做負功 水泥隨傳送帶一起向上運動時 水泥所受靜摩擦力與物體位移方向一致 靜摩擦力對物體做正功 水泥和傳送帶靜止時 靜摩擦力對物體不做功 2 功的正負 說明做功的力是動力 還是阻力 摩擦力可以對物體做正功 說明摩擦力可以是動力 摩擦力可以對物體做負功 說明摩擦力可以是阻力 即時應(yīng)用 即時突破 小試牛刀 3 如圖1 1 4所示 A B兩物體靜止地疊放在一起 AB之間接觸面不光滑 用一水平力F將B迅速抽出的過程中 下列說法正確的是 A A對B的摩擦力對B做正功B A對B的摩擦力對B不做功C B對A的摩擦力對A做正功D B對A的摩擦力對A做負功圖1 1 4 解析 選C 在B抽出的過程 A對B的摩擦力向左 而B向右運動 故A對B的摩擦力對B做負功 A B選項錯誤 B對A的摩擦力向右 A向右運動 故B對A的摩擦力對A做正功 C選項正確 D選項錯誤 課堂互動講練 如圖1 1 5所示 質(zhì)量為m的物體靜止在傾角為 的斜面上 物體與斜面的動摩擦因數(shù)為 現(xiàn)使斜面水平向左勻速移動l 試求 1 摩擦力對物體做的功 物體與斜面相對靜止 2 斜面的彈力對物體做的功 3 斜面對物體做的功是多少 各力對物體所做的總功是多少 圖1 1 5 思路點撥 明確做功的力的大小 方向 明確位移的大小 方向 確定力和位移的夾角 代入公式W Fscos 求解 精講精析 物體受力情況如圖1 1 6所示 物體受重力mg 靜摩擦力f和支持力N的作用 這些力均是恒力 物體對地面勻速向左運動的位移為l 故可用W Fscos 計算各力做的功 由平衡條件得f mgsin N mgcos 1 Wf f lcos 180 mglsin cos 2 WN N lcos 90 mglsin cos 圖1 1 6 3 法一 斜面對物體做的功為斜面對物體施加的各力做功的代數(shù)和 W斜 Wf WN mglsin cos mglsin cos 0 各力對物體所做的總功等于各力做功的代數(shù)和 W總 Wf WN WG 0 法二 由于物體處于平衡狀態(tài) 故物體受斜面的作用力F與重力mg等大 反向 即F方向豎直向上 大小等于mg 故斜面對物體做的功為 W斜 F lcos90 0 同理 物體受合外力F合 0 則各個力對物體做的總功等于合外力F合對物體做的功 則 W合 F合l 0 答案 1 mglsin cos 2 mglsin cos 3 00 方法總結(jié) 1 在W Fscos 中 s是在力F作用下相對于地的位移 F是恒力 2 總功等于合外力做的功 也等于各個力分別做功的代數(shù)和 變式訓(xùn)練在加速運動的車廂中 一個人用力向前推車廂 如圖1 1 7所示 人相對車廂未移動 則下列說法中不正確的是 A 人對車不做功B 人對車做負功C 推力對車做正功D 車對人做正功 圖1 1 7 解析 選A 如圖所示 對人在水平方向上受力分析 人所受靜摩擦力f與水平彈力F方向相反 由于人也做加速運動 故有f F 據(jù)題意知 Wf 0 WF 0 兩個力作用的位移相同 故車對人做的功W車對人 0 D選項正確 人在水平方向受力圖車廂在水平方向受力圖如圖所示 對車在水平方向上受力分析 人對車有兩個方向相反的力 分別為f 和F 據(jù)功的公式W Fscos 知W f 0 W F 0 而F f 故人對車做負功 推力對車做正功 B C選項正確 在光滑水平地面上有質(zhì)量為M的長木板A 如圖1 1 8所示 木板上放有一個質(zhì)量為m的物體B A B之間的動摩擦因數(shù)為 今在物體B上加一水平恒力F B和A發(fā)生相對滑動 經(jīng)過時間t 求 1 摩擦力對A所做的功 2 摩擦力對B所做的功 3 若長木板A固定 求摩擦力對A所做的功 圖1 1 8 思路點撥 根據(jù)物體的運動規(guī)律 求出物體A B對地的位移 利用公式W F scos 計算 答案 見自主解答 方法總結(jié) 1 摩擦力可以做正功 也可以做負功 還可以不做功 2 作用力 反作用力雖然等大反向 但由于相互作用的兩個物體的位移不一定相等 所以作用力 反作用力所做的功的絕對值不一定相等 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全