海头高级中学2012-2013学年高一下学期物理《第七章追寻守恒量——能量》.ppt

第七章 机械能守恒定律学.科.网 第七章 机械能守恒定律 第一节 追寻守恒量能量 第二节 功 学.科.网 目目标导标导标导标导 航航 学习目标：1.理解能量、势能、动能、功的概念及 其物理意义，理解功是能量转化的量度，知道不 同形式的能量之间可以相互转化 2知道正功、负功的概念，能利用功的一般公式 进行计算 3.理解总功的概念,会计算外力对物体所做的总功. 重点难点：对正、负功概念的理解及做功的计算.学. 科.网 新知初探自主学习 一、能量 1.能量：伽利略在斜面小球实验实验 中,发现发现 一个 具有启发发性的事实实：无论论斜面陡或缓缓,小球总总 会在斜面上的某点速度变为变为 0,这这点距斜面底 端的竖竖直高度与它出发时发时 的高度_在 物理学中，我们们把这这一事实说实说 成是“某个量 是_的”，并且把这这个量叫做能量或能 相同 守恒 2.势势能：相互作用的物体凭借其_而具有 的能量 3.动动能：物体由于_而具有的能量 注意：在伽利略的理想斜面实验实验 中,小球的动动能 和势势能相互转转化,但二者的总总量是保持不变变的 学.科.网 位置 运动动 二、功 1.做功的两个必要因素 (1)作用在物体上的力F； (2)物体在力的方向上发发生的位移l. 2.功的计计算 自主探究 图图711 学.科.网 力F与位移l的方向夹夹角为为时时，力F做的功 如图图711所示,分力F1与位移同向,做功为为： W1F1l _ ； 分力F2与位移垂直，做功为为：W2 _； 力F做功为为：WW1W2 _ Flcos 0 Flcos 成功发现发现 1力对对物体所做的功，等于力的大小、位移的 大小、力与位移夹夹角的余弦这这三者的乘积积即 W _ 2功的单单位:国际单际单 位制中,功的单单位是 _,简简称焦，符号是_ Flcos 焦耳 J 三、正功和负负功 1.设设力F与位移l方向间间的夹夹角为为，则则由功的 公式WFlcos可得下表： 不做功 正 负负克服 2.合力的功 功是标标量,当物体在几个力的共同作用下发发生一 段位移时时,这这几个力对对物体所做的总总功,等于各 个力分别对别对 物体所做功的_,也等于这这 几个力的_对这对这 个物体所做的功 代数和 合力 1.功的决定因素 做功具有两个必不可少的决定因素：做功的 力；物体在力的方向上的位移力对物体是 否做了功，只与这两个因素有关，而与物体运 动的快慢、运动的性质、接触面是否光滑、物 体质量的大小等均无关系 要点探究讲练互动 对对功的正确理解 学.科.网 2.公式WFlcos的理解 (1)F表示力的大小；l表示力的作用点相对对于地 面位移的大小，当力的作用点的位移与物体的 位移相同时时，也常常说说是物体相对对于地面的位 移大小；表示力和位移方向间间的夹夹角 (2)WFlcos，表达的意义义是功等于沿力F方 向的位移与力的乘积积；WFcosl，表达的意 义义是功等于位移与沿位移方向的力的乘积积学.科.网 3.正功与负负功及不做功的判定 (1)根据力和位移(或速度)方向间间的夹夹角判定 当F、s(或v)夹夹角为锐为锐 角时时,F为动为动 力，做正功 ；F、s(或v)夹夹角为钝为钝 角时时,F为为阻力,做负负功； F、s(或v)夹夹角为为直角时时，F不做功此法多用 于曲线线运动动中 (2)看物体的速率是增大还还是减小若在某力作 用下速率增大，此力做正功，反之做负负功 特别别提醒：(1)公式WFlcos仅仅适用于恒力做功. (2)功虽虽然有正负负，但功是标标量，它的正负负既不表 示方向，也不表示大小，只表示做功的效果 例1 (2012惠安高一检测检测 )质质量为为m的物体静 止在倾倾角为为的斜面上，斜面沿水平方向向右匀 速移动动了距离s，如图图712所示，物体m相 对对斜面静止则则下列说说法中不正确的是( ) 图图712 A重力对对物体m做正功 B合力对对物体m做功为为零 C摩擦力对对物体m做负负功 D支持力对对物体m做正功 【思路点拨拨】 判断功的正负负可以看力与位移 方向的夹夹角 【精讲讲精析】物体的受力及位移如图图713所示 . 图图713 重力垂直位移,故它不做功,A错误错误 ；合力为为零,合力 不做功,B正确；摩擦力Ff与l夹夹角90,故摩擦力 做负负功,C正确；支持力FN与位移l的夹夹角90,故 支持力做正功,D正确故符合题题意的选项为选项为 A. 【答案】 A学.科.网 变变式训练训练 1.(2012湖北荆州中学高一期中)一个质量为m的物 体在粗糙的水平面上运动，现给物体施加一个水平 拉力F.下列哪些说法是正确的( ) A.如果物体做加速直线运动,F一定对物体做正功 B.如果物体做减速直线运动,F一定对物体做负功 C.如果物体做减速直线运动,F也可能对物体做正功 D.如果物体做匀速直线运动.F一定对物体做正功 解析：选选ACD.在水平拉力F的作用下，物体在 粗糙的水平面上做加速运动时动时 ，拉力F与物体 发发生的位移同向，因此，F一定对对物体做正功, 选项选项 A正确；物体做减速直线线运动时动时 ，拉力F 也可能与物体发发生的位移同向,即F也可能对对物 体做正功,故选项选项 B错误错误 、C正确；物体做匀速 直线线运动时动时 ,水平拉力F一定与物体发发生的位 移同向,即F一定对对物体做正功，故选项选项 D正确 计算几个力的总功，通常有以下两种不同的处 理方法： (1)先求物体所受的合外力，再根据公式W合 F合lcos求合外力的功 (2)先根据WFlcos，求每个力做的功W1、 W2、Wn，再根据W合W1W2Wn ，求合力的功 总总功及其计计算方法 特别别提醒：(1)求功时对时对 物体进进行受力分析是基 础础性的环节环节 ，要区分某个力的功与合力的功 由两种方法计计算出的总总功是相等的 (2)求总总功时时不遵守矢量运算法则则,因功是标标量 如图图714所示，利用斜面从货车货车 上提货货，每包货货物的质质量m20 kg，斜面倾倾 角37，斜面的长长度l2 m，货货物与斜面间间 的动动摩擦因数0.2，求货货物从斜面顶顶端滑到 底端的过过程中所受合外力做的功(取g10 m/s2) 图图714 例2 【精讲讲精析】 斜面上的货货物受到重力G、斜 面支持力FN和摩擦力Ff共三个力的作用，如图图7 15所示 图图715 法一：先求出各个力所做的功，再求总功 重力G做的功为 W1mglsin37201020.6 J240 J 支持力FN对货物没有做功，W20 摩擦力Ff对货物做负功为 W3(mgcos37)lcos180 0.220100.82 J64 J 合外力做的总功为 WW1W2W3(240064) J176 J. 法二：先求货货物所受的合外力,再求合外力的功. 合外力做的功为为 WF合l(mgsin37mgcos37)l (20100.60.220100.8)2 J 176 J. 【答案】 176 J 【方法总结总结 】 求合力做功时时方法的选择选择 ： (1)若物体做匀变变速直线线运动动，即合力是恒力， 先求合力(F合ma)再求功较简较简 捷； (2)如果已知物体所受的力之中有的不做功，有 的做功且方便求得该该力的功(如重力的功)时时， 选择选择 W合W1W2Wn简单简单 方便 学.科.网 变变式训练训练 2.一质量为1 kg的物体被人用手匀加速向上托 高1 m，加速度大小为2 m/s2，下列说法正确的 是(g取10 m/s2)( ) A重力对物体做正功10 J B手对物体做功12 J C合力对物体做功22 J D合力对物体做功2 J 解析：选选BD.重力对对物体做功WGmgh 10 J，故A错错；手对对物体的作用力Fm(ga) 12 N，做功为为：WFFh12 J，B对对；合 力F合ma2 N,做功W合F合h2 J,C错错， D对对 1.静摩擦力做功的特点 (1)静摩擦力可以做正功，也可以做负功，还 可以不做功例：当物体在倾斜的传送带上 随传送带一起向上运动时,静摩擦力做正功； 若随传送带向下运动则静摩擦力做负功；在 粗糙的水平圆盘上的物体随圆盘做圆周运动 时，静摩擦力提供向心力，不做功 摩擦力做功的特点 (2)一对互为作用力和反作用力的静摩擦力所做 的功的总和等于零因为物体之间相对静止， 没有相对滑动，故两个物体的位移相同这对 静摩擦力与位移的夹角互补,cos 互为相反数, 所以这对静摩擦力做的功也互为相反数，即总 和等于零 2.滑动摩擦力做功的特点 图716 (1)滑动摩擦力可以做正功,也可以做负功，还可 以不做功.如图716所示,当将物体轻轻放在 运动的传送带上时,滑动摩擦力做正功;当传送带 不动,物体冲上传送带时,滑动摩擦力做负功;当物 体在地面上滑动时,地面受到的摩擦力不做功 (2)相互摩擦的系统内，一对滑动摩擦力所做的 总功为负值由于物体之间有相对滑动，故两 个物体的对地位移并不相等，互为作用力、反 作用力的滑动摩擦力做功的总和不为零 如图717所示， 木块原来静止在光滑水平 面上，子弹以一定的速度 从左端打进木块，当子弹与木块速度恰好相等 时，子弹的位移为l1、木块的位移为l2.设木块与 子弹间的摩擦力为Ff，则摩擦力对木块所做的 功为多少？摩擦力对子弹所做的功为多少？一 对摩擦力做功的代数和是多少？ 图717 例3 【精讲精析】 子弹所受的摩擦力向左，与子 弹运动的方向相反，因此，摩擦力对子弹所做 的功W1Ffl1；木块所受的摩擦力向右，因 此,摩擦力对木块所做的功为W2Ffl2；一对摩 擦力做功的代数和为WW1W2Ff(l2l1) 【答案】 Ffl2 Ffl1 Ff(l2l1) 【方法总结】 由牛顿第三定律可知，子弹与 木块间相互作用的滑动摩擦力大小相等、方向 相反，但由于两物体的位移不同，因此两个力 做功的代数和并不为零 学.科.网 变式训练 3.(2012衡水中学高一检测)如图718所示 ，B物体在拉力F的作用下向左运动，在运动过 程中，A、B之间有相互作用的摩擦力，则对摩 擦力做功的情况，下列说法中正确的是( ) 图718 AA、B都克服摩擦力做功 B摩擦力对A不做功 C摩擦力对B做负功 D摩擦力对A、B都不做功 解析：选BC.对A、B受力分析 如图所示，物体A在Ff2作用下 没有位移,所以摩擦力对A不做功,故B正确；对 物体B，Ff1与位移夹角为180，做负功，故C 正确，A、D错误 作用力、反作用力做功的关系分析 1.作用力与反作用力的特点：大小相等、方向相 反，但作用在不同物体上 2.作用力、反作用力作用下物体的运动特点：可 能向相反方向运动,也可能向相同方向运动,也可 能一个运动而另一个静止,还可能两物体都静止. 热点示例创新拓展 学.科.网 3.由WFlcos可以判断，作用力与反作用力 的功的特点是：没有