高中物理 第1章 功和功率 第2节 功和能课件 鲁科版必修2.ppt

第2节功和能 教师备课参考 核心素养养成目标 物理观念1 知道机械功的原理 知道使用任何机械都不省功 2 理解功和能的定义 能举例说明功是能量转化的量度 3 知道机械做功的本质是能量转化的过程 科学思维与科学探究1 能从能量转化的角度来分析物体的运动 解决有关能量的问题 2 知道功和能之间的区别和联系 科学态度与责任了解事物之间是相互联系的 学会从功能角度去探索自然规律 教学重难点 教学重点1 机械功的原理 2 功和能的关系 教学难点用能量观念分析解决问题 感悟解题规律 探寻基本知识 测评学习效果 探寻基本知识 树立物理观念 知识点一 机械功的原理 情境导学 1 如图所示盘山公路 汽车沿盘山公路上山能省功吗 答案 不能 但能省力 不能省位移 2 使用机械把物体搬到高处时 动力对物体做功 一定等于机械克服物体的重力做的功吗 答案 不等于 因为使用机械时还需要克服摩擦等阻力做的额外功 知识梳理 1 功的原理 使用任何机械时 动力对机械所做的功总是等于机械 所做的功 2 表达式 w动 w阻 w有用 或w输入 w输出 3 机械原理使用 任何机械都不能 做一定量的功 要省力就要增大做功时的 而要减小做功时的就要多用力 思考判断 1 使用先进机械能省功 使用一般机械不能省功 2 功的原理是机械普遍适用的基本原理 3 使用某些机械时可以省力 克服阻 力 w额外 w损失 省功 位移 位移 知识点二 做功和能的转化 情境导学 如图 人举着杠铃不动 人对杠铃做功吗 在将杠铃举起的过程中 人对杠铃做功吗 实现了哪种形式能的转化 答案 举着杠铃不动时不做功 将杠铃举起的过程中 人对杠铃做功 消耗人体内的化学能转化为杠铃的重力势能 知识梳理 1 能量 一个物体能够对别的物体 我们就说这个物体具有能量 2 功能关系 做功的过程就是的过程 做了多少功 就表示有多少能从一种形式转化为另一种形式 因此 功是能量转化的 3 机械的作用 机械做功 只能将能量从一个物体到另一个物体 或者将一种形式的能量为另一种形式的能量 思考判断 1 功就是能 功可以转化为能 2 做功越多 物体的能就越多 3 能量转化过程中做功越多 能量转化越多 做功 能量转化 量度 转移 转化 要点一 感悟解题规律 培养科学思维 对机械功的原理的理解 1 功的原理的表达式 1 不使用机械时 w输入 w输出 或w动 w阻 2 使用机械时 w动 w阻 w有用 w额外 或w输入 w输出 w损失 3 功的意义 w动表示动力对机械做的功 w阻表示机械克服所有阻力做的功 w有用 w输出表示机械克服有用阻力做的功 w额外 w损失表示机械克服额外阻力做的功 2 不能省功的含义 不省功 是功的原理的核心 不省功 有两层含义 1 等于 即理想机械 是指使用机械做的功与不使用机械而直接用手所做的功是相等的 2 大于 即费功 非理想机械 是指使用机械做的功比不使用机械而直接用手所做的功多 对于使用非理想机械多做的那一部分功 就是克服机械自身重力和摩擦力所做的功 它对完成工作没有意义 所以又把它叫做无用功或额外功 特别提示 1 使用机械可以省力或省位移 但不能省功 2 由于克服额外阻力所做的额外功的存在 实际上使用任何机械总是费功的 典例1 工人在劳动中为了方便 利用一个斜面将一个重为106n的机座升高了0 5m 斜面长为4m 1 若不计摩擦阻力 机座被缓慢地拉上斜面 求工人对机座的拉力有多大 思路探究 1 不计摩擦力时 拉力对机座做的功和重力做的功存在什么关系 答案 由于不存在额外功 则w动 w阻 w有用 即拉力做的功等于克服重力做的功 答案 1 1 25 105n 2 若机座与斜面之间的动摩擦因数为 0 1 则工人对机座的拉力所做的功为多大 思路探究 2 若考虑摩擦力 摩擦力做正功还是负功 答案 机座沿斜面向上运动 摩擦力方向沿斜面向下 则摩擦力做负功 答案 2 8 97 105j 1 通过对研究对象的受力分析 确定动力和阻力 区分有用阻力和无用阻力 或额外阻力 2 通过过程的分析或效果的分析确定各力作用下的位移 3 根据功的定义式求解各力所做的功 根据机械功的原理列方程求解 误区警示应用机械功原理解题的注意事项 教师备用 例1 1 2016 广东广州月考 利用斜面把100n的货物匀速从底端推到顶端 如果货物所受的摩擦力为8n 且已知斜面高为3m 倾角为37 其他阻力不计 求 1 克服重力所做的功和克服摩擦阻力所做的功 答案 见解析 2 推力f的大小及f所做的功 3 该运动过程省功吗 解析 2 f gsin37 f 100 0 6n 8n 68n 根据机械功的原理 推力f所做的功应当等于wg wf 所以推力f所做的功wf 300j 40j 340j 3 不省功 答案 见解析 针对训练1 1 把同一重物移至卡车上 如果沿粗糙斜面推动时做的功为w1 用不计质量和摩擦的滑轮组时做的功为w2 用人力直接搬上车时做的功为w3 则 a w1 w2 w3b w1 w2 w3c w1w2 w3 解析 三种情况均是克服重力做功 有用功相同 由于斜面粗糙 沿斜面推时 存在额外功 另外两种情况额外功为零 机械做的功为动力的功 根据功的原理可知 选项d正确 d 要点二 对功能关系的理解 1 功能关系框图2 功与能的区别 1 能量是表征物体具有做功本领的物理量 是状态量 2 功描述了力的作用效果在空间上的累积 反映了物体受力并运动的效果 是过程量 3 对功能关系的理解 1 做功的过程就是能量转化的过程 能量转化的过程也就是做功的过程 如 2 做功与能量转化的数值相等 即做了多少功 就有多少能量发生了转化 因此 可以用做功的多少来量度能量转化的多少 反之 也可用能量转化的多少来计算做功的多少 3 功与能并不等同 功只是反映了能量转化的多少 但不能认为物体对外做的功等于物体具有的能量 典例2 质量约为0 5kg的足球被脚踢出后 在水平地面上沿直线向前运动约50m后停止 假定运动员踢球时脚对球的平均作用力为300n 足球在地面运动过程中所受阻力恒为其重力的0 06倍 则运动员踢球时脚对足球做的功为 g 10m s2 a 0 5jb 15jc 250jd 15000j 思路探究 1 运动员踢球的作用力伴随足球向前移动了50m吗 答案 不是 足球离脚后运动员对足球无作用力 2 足球离脚后之所以向前运动是运动员做功的结果吗 答案 是 运动员对足球做的功使足球获得了机械能 该机械能使足球克服阻力做功 b 规律方法应用功能关系分析问题的方法 1 正确分析物体的运动状态 确定物体的不同形式能量之间的变化情况 判断是否有能量变化以及怎样变化 2 分析物体的受力情况 确定哪些力做功 哪些力不做功 哪些力做正功以及哪些力做负功 3 根据功能关系列方程 结合已知条件求解某些力做的功或某种能量的变化 教师备用 例2 1 如图所示 同一物体分别沿斜面ab cb从斜面顶端由静止下滑到底端 则 1 物体克服摩擦阻力做的功wabwcb 填 或 2 在物体下滑的过程中能量是如何转化的 解析 1 设物体与斜面间动摩擦因数为 斜面长为l 斜面倾角为 则滑动摩擦力f mgcos 克服摩擦力做的功wf fl mgcos l mgsbdsbd为斜面底端长 所以wab wcb 2 物体沿斜面下滑过程中 重力势能减少 转化为物体的动能和物体与斜面间的内能 答案 1 2 见解析 针对训练2 1 2016 广东清远检测 多选 关于功和能 下列判断正确的是 a 古代的钻木取火是通过摩擦力做功将其他形式的能转化为内能b 举重运动员把重物举起来 体内的一部分化学能转化为重力势能c 跳高运动员起跳时 通过体内肌肉做功 体内一部分化学能转化为人的动能d 人走路时 没有力做功所以没有能量转化 解析 做功的过程是能量转化的过程 人在走路时 其重心的高度不断变化 所以人要做功 同时有势能和动能的变化 故选项a b c正确 d错误 abc 测评学习效果 演练当堂技法 1 2016 江西九江月考 关于功和能 下列说法正确的是 a 功就是能 功可以转化为能b 做功越多 物体的能量就越大c 能量转化中做功越多 能量转化就越多d 功和能的单位相同 它们的物理意义也相同 c 解析 功和能是两个不同的概念 功是过程量 能是状态量 故选项d错 做功的过程就是能量转化的过程 功是能量转化的量度 故选项a错 做功越多 表明能量转化的越多 并不表明物体的能量越大 故选项b错 c正确 2 关于功与能 下列说法中正确的是 a 功是力做功 能量是物体具有的 所以二者没任何关系b 功是矢量 能是标量c 做功的过程一定对应某种能量发生了转化 但做功的多少与能量转化的多少不一定相等d 利用功能关系可以求力做功的多少 解析 功是能量转化的量度 二者都是标量 做功的多少与能量转化的多少相等 选项a b c均错 d正确 d 3 用如图所示的滑轮组将重物匀速升高0 5m 人对绳的拉力是600n 已知物重1000n 求 1 绳的自由端被拉下的长度 2 拉力做的有用功 3 拉力做的总功 解析 1 由于绳的总长不变 当重物上升0 5m时 绳的自由端拉下的长度为1m 2 拉