高考物理总复习 主题三 机械能及其守恒定律 3.13.2追寻守恒量——能量 功课件 新人教版.ppt

3 1追寻守恒量 能量3 2功 一 追寻守恒量1 伽利略的斜面实验探究 静止 相同 能量 能 2 动能与势能 1 动能 物体由于 而具有的能量 2 势能 相互作用的物体凭借其 而具有的能量 3 能量转化 小球的动能和势能 a 可以b 不可以 相互转化 思维拓展1 如图1所示 射箭运动员正在参加射箭比赛 结合图分析射箭过程中能量是怎样转化的 图1 运动 位置 a 2 如图2所示 在游乐场里 过山车 运动是一种非常有趣的刺激性游戏活动 结合图分析过山车运动过程中的能量是怎样转化的 答案1 在射箭过程中 运动员将弓拉开的过程 是把人体的生物能 化学能 转化为弓的弹性势能 而箭在射出的过程中 又将弓的弹性势能转化为箭的动能 2 过山车从高处滑向低处时 重力势能转化为动能 过山车从低处向高处运动时 动能转化为重力势能 图2 二 功1 概念 一个物体受到力的作用 并在 发生了一段位移 这个力就对物体做了功 2 做功的两个因素 力的方向上 力 位移 3 公式 1 力f与位移l同向时 w 2 力f与位移l夹角为 时 w 其中f l 分别为 和 方向的夹角 4 单位 国际单位制中 功的单位是 符号是 fl flcos 力的大小 位移的大小 力与位移 焦耳 j 5 正功和负功 6 总功的计算 1 各个分力分别对物体所做功的 2 几个力的 对物体所做的功 不做功 正功 负功 代数和 合力 思维拓展 1 如图3所示 人推着木箱在水平地面上运动 人推木箱前进时 推力和摩擦力对木箱有没有做功 如果做功 分别做的是正功还是负功 2 一个物体受到两个力的作用 其中f1做功10j f2做功 15j 力f1和f2哪个力做的功多 两力做的总功是多少 答案1 做功 推力的方向与木箱的运动方向一致 做正功 摩擦力的方向与木箱的运动方向相反 做负功 2 f2做的功多 两力做的总功为w w1 w2 10j 15j 5j 图3 对功的理解 要点归纳 1 功是过程量 描述了力的作用在空间上的累积效果 它总与一个具体过程相联系 2 对公式w flcos 的理解 1 由公式w flcos 可以看出力对物体做功 只与f l 有关 与物体的运动状态及物体是否还受其他作用力等因素均无关 2 计算时应注意f与l必须具有同时性 即l必须是力f作用过程中物体发生的位移 3 同一个客观运动 相对于不同的参考系 位移l是不同的 在中学物理中约定 计算功都以地面为参考系 即l应理解为 力的作用点的对地位移 4 明确公式w flcos 适用于计算恒力做功 若是变力做功 此公式不再适用 3 正功与负功 1 功是标量 只有正 负 没有方向 功的正负不表示大小 2 正功 负功的物理意义 3 一个力对物体做负功 往往说成物体克服这个力做功 精典示例 例1 如图4所示 物体在力的作用下在水平面上发生一段位移l 试分别计算这四种情况下力f对物体所做的功 设在这四种情况下力f和位移l的大小都相同 f 10n l 1m 角 的大小如图所示 分别说明每种情况下力f做功的正负 并求出功 图4 答案见解析 针对训练1 一人乘电梯从1楼到20楼 在此过程中经历了先加速 后匀速 再减速的运动过程 则电梯支持力对人做功情况是 a 加速时做正功 匀速时不做功 减速时做负功b 加速时做正功 匀速和减速时做负功c 加速和匀速时做正功 减速时做负功d 始终做正功解析要判断功的正负 可根据公式w flcos 中力和位移的夹角 来判断 在加速 匀速 减速的过程中 支持力与人的位移方向始终相同 所以支持力始终对人做正功 故d正确 答案d 总功的两种求解思路 要点归纳 1 先确定物体所受的合力 再根据公式w合 f合lcos 求合力的功 该方法适用于物体所受合力不变的情况 求解流程 2 先根据w flcos 求出每个分力做的功w1 w2 wn 再根据w合 w1 w2 wn 求解合力的功 即合力做的功等于各个力做功的代数和 该方法的适用范围更广 求解流程 精典示例 例2 如图5所示 质量为m 2kg的物体静止在水平地面上 受到与水平地面夹角为 37 大小f 10n的拉力作用 物体移动了l 2m 物体与地面间的动摩擦因数 0 3 sin37 0 6 cos37 0 8 g取10m s2 求 1 拉力f所做的功w1 2 摩擦力ff所做的功w2 3 重力g所做的功w3 4 弹力fn所做的功w4 5 合力f合所做的功w 图5 解析 1 对物体进行受力分析 如图所示 w1 flcos 10 2 0 8j 16j 2 fn g fsin 20n 10 0 6n 14nff fn 0 3 14n 4 2nw2 fflcos180 4 2 2j 8 4j 3 w3 glcos90 0 4 w4 fnlcos90 0 5 w w1 w2 w3 w4 7 6j也可由合力求总功f合 fcos ff 10 0 8n 4 2n 3 8nf合与l方向相同 所以w f合l 3 8 2j 7 6j答案 1 16j 2 8 4j 3 0 4 0 5 7 6j 方法总结两种求合力做功方法的选取原则 1 如果物体处于平衡状态或某一方向受力平衡时 合力为零 或者物体在某一方向上做匀变速直线运动时 合力等于ma 用先求合力再求功的方法更简便 2 如果已知物体在运动过程中受力变化 所受的力中有的不做功 有的做功且方便求得该力的功 如重力的功 时 应选择w合 w1 w2 针对训练2 一物体置于光滑水平面上 受互相垂直的水平力f1 f2作用 如图6所示 经一段位移后 f1做功为6j 克服f2做功为8j 则f1 f2的合力做功为 a 14jb 10jc 2jd 2j答案c 图6 1 2018 莆田高一检测 如图7示 用同样的力f拉同一物体 在甲 光滑水平面 乙 粗糙水平面 丙 光滑斜面 丁 粗糙斜面 图中通过同样的距离 则拉力f的做功情况是 a 甲中做功最少b 丁中做功最多c 做功一样多d 无法比较答案c 图7 2 2018 西安高一检测 多选 如图8所示 一个物体放在水平面上 在跟竖直方向成 角的斜向下的推力f的作用下沿平面向右移动了距离s 若物体的质量为m 物体与地面之间的摩擦力大小为ff 则在此过程中 a 摩擦力做的功为 ffsb 力f做的功为fscos c 合力f合做的功为fssin ffsd 重力做的功为mgs 图8 解析物体与地面之间的摩擦力大小为ff 物体的位移的大小为s 由功的公式可得w ffs 所以选项a正确 力f与竖直方向成 角 所以在水平方向的分力为fsin 故f做的功为fssin 所以选项b错误 物体所受合力f合 fsin ff 故合力做的功w合 fsin ff s fssin ffs 选项c正确 重力在竖直方向上 物体在竖直方向的位移是0 所以重力的功为0 选项d错误 答案ac 3 如图9所示 一根绳子绕过高4m的滑轮 大小 摩擦均不计 绳的一端拴一质量为10kg的物体m 另一侧沿竖直方向的绳被人拉住 若人拉住绳子前进3m 使物体匀速上升 g取10m s2 则人拉绳所做的功为 a 500jb 300jc 100jd 50j 图9 答案c 4 多选 质量为m的物体 静止在倾角为 的斜面上 斜面沿水平方向向右匀速移动了距离x 如图10所示 物体相对斜面静止 则下列说法正确的是 a 重力对物体m做正功b 合力对物体m做功为零c 摩擦力对物体m做负功d 支持力对物体m做正功 图10 解析物体的受力和移动的位移如图所示 重力与位移垂直 故重力不做功 选项a错误 摩擦力ff与位移x的夹角大于90 故摩擦力做负功 选项c正确 支持力fn与位移x的夹角 90 故支持力做正功 选项d正确 物体做匀速运动 所受合力为零 合力不做功 故选项b正确 答案bcd 5 如图11所示 木块静止在光滑的水平面上 一子弹沿水平方向射入木块并留在其中 在此过程中 子弹钻入木块的深度为d 木块的位移为l 木块对子弹的阻力大小为f 则木块对子弹的阻力做的功为 子弹对木块的作用力做的功为 图11 解析对子弹受力分析可知