2020物理新素养同步人教必修二课件： 第七章　机械能守恒定律 第2节

1、物理 必修必修人教版人教版 第七章 机械能守恒定律机械能守恒定律 第二节功第二节功 素养目标定位 理解功的概念，知道力和在力的方向上发生的位移是做功不可缺少的理解功的概念，知道力和在力的方向上发生的位移是做功不可缺少的 两个因素两个因素 掌握功的公式掌握功的公式WFlcos，能用公式进行有关计算，能用公式进行有关计算 理解正功与负功的意义，并会解释生活实例理解正功与负功的意义，并会解释生活实例 素养思维脉络 1 1课前预习反馈课前预习反馈 2 2课内互动探究课内互动探究 3 3核心素养提升核心素养提升 4 4课内课堂达标课内课堂达标 5 5课后课时作业课后课时作业 课前预习反馈课前预习反馈 1

2、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做功的因素：_和物体在_上发生 的_，是做功的两个不可缺少的因素。 3功的计算 (1)若力的方向与位移的方向一致，则W_。 (2)若力的方向与位移的方向夹角为，则W _。 4功的单位：国际单位制中，功的单位是_，简 称_，符号是_。 知识点知识点 1功功 力的方向上力的方向上 力力力的方向力的方向位移位移 Fl Flcos 焦耳焦耳焦焦 J 设力F与位移l方向间的夹角为，则由功的公式W Flcos可得下表： 知识点知识点 2正功和负功正功和负功 做正功做正功 动力动力 不做功不做功 动力动力 阻力阻力 做负功做负功

3、 阻力阻力 当物体在几个力的共同作用下发生一段位移时，这几个力 对物体所做的总功等于： 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。 知识点知识点 3总功的计算总功的计算 代数和代数和 合力合力 判一判 (1)因为功有正负，所以功是矢量。() (2)功的大小只由力的大小和位移的大小决定。() (3)当起重机沿水平方向匀速移动重物时，钢绳的拉力对重 物不做功。() (4)举重运动员举起杠铃不动时，人累得气喘吁吁，人对杠 铃做了功。() (5)静摩擦力可能做负功，也可能做正功，还可能不做功。 () (6)公式WFlcos。不论物体做直线运动还是曲线运动， 此式均适用。() 辨析思

4、考辨析思考 选一选 如图所示，一小孩和一大人都以水平的力匀速推动相同的 木箱在相同的路面走同样的位移(推箱的速度大小如图中 所注)，比较此过程中两人分别对木箱做功的多少( ) A大人做的功多 B小孩做的功多 C大人和小孩做的功一样多 D条件不足，无法判断 解析：因为木箱匀速运动，小孩和大小所用的推力相等， 又所走的位移相同，所以做功一样多，C选项正确。 C 想一想 不少人认为：人从静止走动起来的动能的增加是地面摩擦 力对人做功的结果，因为人是靠地面摩擦力作用而走动起 来的，而且地面给人的摩擦力方向与人行走的方向一致， 所以摩擦力对人做正功使人的动能增加。这种说法对不对 呢？人走路时地面摩擦力对

5、人做功了吗？请你探究分析。 答案：答案：这种说法不对；地面摩擦力对人没做功。这种说法不对；地面摩擦力对人没做功。 解析：我们知道：人的走路过程是脚蹬地抬脚迈步 ，脚蹬地时地面摩擦力作用在脚上，但脚没有离地也就没 有位移，脚一旦抬起迈步，摩擦力随之消失。 根据功的定义可以断定，无论脚蹬地时还是迈步时，摩擦 力做功都等于零。可见人行走前进并非地面摩擦力做功， 而是人体内肌肉的力做功的结果。 也许人们会问：如果说摩擦力不做功，可是没有地面摩擦 力，人便不能行走，这又如何解释呢？这是因为地面摩擦 力为人体肌肉施力做功提供了条件，使人体内力做功得以 实现。所以人走动必须依靠地面摩擦力，至于摩擦力是否 做

6、功，只能根据功的定义来确定。 课内互动探究课内互动探究 探究一对功的理解探究一对功的理解 下面几幅图片中人或机械做了功的有哪几幅？做功的大小 与哪些因素有关？ 提示：人推小车运动，人对小车做了功；人推汽车，汽车 没动，人对汽车没做功；起重机吊起货物，起重机对货物 做了功。做功的大小与力以及在力的方向上的位移的大小 有关。 1 1功是过程量：描述了力的作用效果在空间上的累积， 它总与一个具体过程相联系。 2做的功的两个必要因素 (1)物体受到力的作用；(2)物体在力的方向上有位移。 如图甲所示，举重运动员举着杠铃不动时，杠铃没有发生 位移，所以举杠铃的力对杠铃没有做功。 如图乙所示，足球在水平地

7、面上滚动时，在重力的方向上 没有发生位移，所以重力对球做的功为零。 功是力在空间上的积累效应，它总是与一个具体的过程相 联系，因此，功是一个过程量。同时功与具体的某一个力 或某几个力对应，学习时要注意是哪一个力或哪几个力的 功，以及所对应的过程。 3功的单位 焦(J)，1 J1 N1 m1 Nm 4对公式WFlcos的理解 对公式WFlcos可以有两种理解：一种是力F在位移l方 向上的分力Fcos与位移l的乘积；另一种是力F与在力F方 向上的位移lcos的乘积。 特别提醒：(1)式中F一定是恒力。若是变力，中学阶段一 般不用上式求功。 (2)式中的l是力的作用点的位移，也为物体对地的位移。 是

8、F的方向与l的方向间的夹角。 (3)力对物体做的功只与F、l、三者有关，与物体的运动 状态等因素无关。 (4)物理学中的“做功”与日常生活中的“做工”不一样。 日常生活中的“做工”泛指一切消耗脑力和体力的过程。 因而有“做工”不一定“做功”，“做功”一定“做工” 。 根据功的概念，下列说法中正确的是() A工人扛着行李在水平路面上匀速前进时，工人对行李 做正功 B工人扛着行李从一楼走到三楼，工人对行李做正功 C作用力与反作用力做的功大小相等，并且其代数和为0 D在水平地面上拉着一物体运动一圈后又回到出发点， 则由于物体位移为0，所以摩擦力不做功 B典例典例 1 解题指导：(1)注意“做功”与“

9、做工”的区别，A选项中 ，工人在“做工”。 (2)C选项中，要注意一对作用力与反作用力做功的大小不 一定相等，符号也不一定相反。 解析：选项A中，由于行李受力平衡，工人对行李的作用 力竖直向上，与行李的运动方向始终垂直，故对行李不做 功，选项A错误；在选项B中，工人对行李的作用力与行 李的运动方向夹角为锐角，故对行李做正功，选项B正确 ；根据牛顿第三定律，作用力与反作用力大小相等，方向 相反，但二者对不同的物体做功，两个受力物体的位移大 小也不一定相等，所以选项C错误；D选项中，摩擦力是 变力，且总与物体相对地面的运动方向相反，因此当物体 回到出发点后，虽然物体位移为0，但摩擦力仍对物体做 了

10、负功，故选项D错误。 对点训练1如图所示，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)上通过同样的距离，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 解析：各种情况下拉力做的功都是FL，故选C。 C 探究二对正功和负功的理解探究二对正功和负功的理解 如图所示，前面的人向前拉车，后面的人向后拉车，两个 人分别对车做了什么功呢？ 提示：前面的人对车做正功，后面的人对车做负功。 2 正功与负功 特别提醒：(1)某个力对物体做负功，往往说成物体克服这 个力做了功(正值)。例如，滑动摩擦力对物体做功5 J， 也可以

11、说成物体克服摩擦力做的功为5 J。 (2)功是标量，功的正负号不表示方向，也不表示功的多少 ，在比较功的多少时，只比较功的绝对值，不看功的正负 号。例如8 J的功要比7 J的功多。 (多选)如图所示，在加速向左运动的车厢中，一 人用力向前推车厢(人与车厢始终保持相对静止)，则下列 说法正确的是( ) A人对车厢做正功 B车厢对人做负功 C人对车厢做负功 D车厢对人做正功 CD 典例典例 2 解析：先确定人对车的作用力方向和力的作用点的位移方 向，这里人对车除有手对车的推力F1外，还有个容易被疏 忽的力：脚对车厢地板的水平作用力F2，受力分析如图所 示。其中F1做正功，F2做负功。由于车厢水平方

12、向除这两 个力外还受其他力的作用，因此这两个力的合力做功正负 难以确定。于是将研究对象转换为受力情况简单的人，在 水平方向上受到车厢壁给人向后的推力F1和车厢地板对人 向前的作用力F2。这两个力的合力使人产生向左运动的加 速度，合力对人做正功，表示车对人做正功，所以人对车 做负功，故选项C、D正确。 对点训练2(2018海南省昌江县矿区中学高一下学 期期中)载人飞行包是一个单人低空飞行装置，如图所示 ，其发动机使用汽油作为燃料提供动力，可以垂直起降， 也可以快速前进，若飞行包(包括人)在竖直匀速降落的过 程中(空气阻力不可忽略)，下列的说法正确的是() A发动机对飞行包做正功 B飞行包的重力做

13、负功 C空气阻力对飞行包做负功 D飞行包的合力做负功 C 解析：飞行包(包括人)在竖直匀速降落的过程中，发动机 的动力向上，则发动机对飞行包做负功，故A错误。高度 下降，飞行包的重力做正功，故B错误。空气阻力竖直向 上，与位移方向相反，则空气阻力对飞行包做负功，故C 正确。飞行包匀速运动，合力为零，则飞行包的合力不做 功，故D错误。故选C。 探究三总功及其求解思路探究三总功及其求解思路 一阵风水平吹过，将熟透的苹果从枝头 吹落。若苹果重力对它做功4 J，风力 对它做功3 J，有的同学认为，根据平 行四边形定则，重力和风力一共对苹果 做的总功是5 J，是这样吗？ 提示：功是标量，不能根据平行四边

14、形 定则求总功，各力做功的代数和就等于 总功，则重力和风力一共对苹果做的总 功是7 J。 3 物体受到多个外力作用时，计算合外力的功，要考虑各个 外力共同做功产生的效果，一般有如下两种方法： 1先由力的合成与分解法或根据牛顿第二定律求出合力F 合，然后由WF合lcos计算。 2由WFlcos计算各个力对物体做的功W1、W2、 Wn，然后将各个外力所做的功求代数和，即W合W1 W2Wn。 特别提醒：(1)先求各个力做的功，再求总功时，应用的是 算术运算法则，而不是矢量运算法则。 (2)求某一个力做的功时，不受其他力存在的影响。 (3)求各个力做的总功时，每个力对应的位移必须是相对于 同一惯性参考

15、系的位移(一般选地面)。 如图所示，质量为20 kg的 小孩坐在雪橇上，现用一个与水平方 向成37、大小为60 N的力F拉着 雪橇沿水平地面从静止开始以a0.5 m/s2的加速度做匀加速直线运动，已 知雪橇的质量为20 kg，求2 s内雪橇上 各力做的功？合力做的功是多少？ 典例典例 3 答案：重力和支持力做功为零拉力做功48 J摩擦力做 功28 J合力做功20 J 对点训练3如图所示，质量为m的物体静止在倾角 为的斜面上。现使斜面水平向左匀速移动距离l。该过程 中，斜面对物体做的功、各力对物体做的总功分别是 () Amglsincos；0 B0；0 C0；mglsincos Dmglsinc

16、os；mglsincos 解析：因为物体匀速运动，所以合力为零，故各力做的总 功为零，故C、D错；斜面对物体的弹力与摩擦力的合力 竖直向上，与位移垂直，做功为零，故B正确A错误。 B 核心素养提升核心素养提升 1平均值法 当力F的大小发生变化，且F、l呈线性关系时，F的平均值 ，用计算F做的功。 2图像法 变力做的功W可用Fl图线与l轴所围成的面积表示。l轴上 方的面积表示力对物体做正功的多少，l轴下方的面积表示 力对物体做负功的多少。 变力做功的计算方法变力做功的计算方法 3分段法(或微元法) 当力的大小不变，力的方向时刻与速度同向(或反向)时， 把物体的运动过程分为很多小段，这样每一小段可以看成 直线，先求力在每一小段上的功，再求和即可，力做的总 功WFs路或WFs路。 4等效替换法：若某一变力的功和某一恒力的功相等， 则可以用求得的恒力的功来作为变力的功。 2017年国庆小长假，雪晴同学旅游到一家农家 乐餐厅就餐时发现，店内竟有真驴拉磨磨玉米面，如图所 示，假设驴拉磨的平