【优化方案】高中物理 第7章追寻守恒量 功课件 新人教必修2

第一节追寻守恒量——能量

第二节功课标定位学习目标：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．

核心要点突破课堂互动讲练知能优化训练第一节

第二节课前自主学案课前自主学案一、能量1．伽利略在斜面小球实验中，发现一个具有启发性的事实：无论斜面陡或缓，小球总会在斜面上的某点速度变为0，这点距斜面底端的竖直高度与它出发时的高度____．在物理学中，我们把这一事实说成是“某个量是____的”，并且把这个量叫做能量或能．相同守恒2．势能：相互作用的物体凭借其位置而具有的能量．3．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中，小球的动能和势能相互转化，但二者的总量是保持不变的．运动二、功1．定义：如果物体在力的作用下____发生了变化，那么这个力一定对物体做了功．2．做功的因素：__和物体在________上发生的位移，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α，则W＝______.4．功的单位：国际单位制中，功的单位是____，简称__，符号是J.能量力力的方向FlFlcosα焦耳焦三、正功和负功1．设力F与位移l方向间的夹角为α，则由功的公式W＝Flcosα可得下表：不做功正克服负2.合力的功功是标量，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，等于各个力分别对物体所做功的______，也等于这几个力的____对这个物体所做的功．代数和合力核心要点突破1．功的定义及其决定因素(1)功的基本概念：物体受到力的作用，并在力的方向上发生了位移，则此力就对物体做了功．(2)功的决定因因素：做功功具有两个个必不可少少的决定因因素：①做做功的力；；②物体在在力的方向向上的位移移．力对物物体是否做做了功，只只与这两个个因素有关关，并且功功的大小等等于力与物物体在力的的方向上的的位移的乘乘积，而与与其他因素素，诸如物物体运动的的快慢、运运动的性质质、接触面面是否光滑滑、物体质质量的大小小等均无关关系．2．公式W＝Flcosα的理解(1)F表示力的大大小，l表示力的作作用点相对对于地面位位移的大小小，当力的的作用点的的位移与物物体的位移移相同时，，也常常说说是物体相相对于地面面的位移大大小，α表示力和位位移方向间间的夹角．．(2)公式可以表表达为W＝F·lcosα，表达的意意义是功等等于沿力F方向的位移移与力的乘乘积；公式式也可以表表达为W＝Fcosα·l，表达的物物理意义是是功等于位位移与沿位位移方向的的力的乘积积．3．正功与负负功及不做做功的判定定(1)根据力和位位移方向间间的夹角判判定．(2)根据力和速速度方向间间的夹角判判定．当力力的方向或或速度方向向变化时，，可看力和和速度的夹夹角大小，，当F、v夹角为锐角角时，F为动力，做做正功；F、v夹角为钝角角时，F为阻力，做做负功；F、v夹角角为为直直角角时时，，F既不不是是动动力力，，也也不不是是阻阻力力，，不不做做功功．．此此法法多多用用于于曲曲线线运运动动中中．．即时应用(即时突破，小小试牛刀)1．(2011年新余高一检检测)用水平恒力F作用于质量为为M的物体上使之之在光滑的水水平面上沿力力的方向移动动距离为l，恒力做功为为W1；再用该恒力力作用于质量量为m(m<M)的物体上，使使之在粗糙的的水平面上移移动同样的距距离l，恒力做功为为W2，则两次恒力力做功的关系系是()A．W1>W2B．W1<W2C．W1＝W2D．无法判断解析：选C.恒力做功是指指力F所做的功，根根据功的定义义，力F所做的功只与与力F的大小及物体体在力F的方向上发生生的位移大小小的乘积有关关，不需考虑虑其他力的影影响，因两次次的恒力相同同，位移也相相同，所以做做功相同，故故本题选C.二、总功的计计算计算几个力的的总功，通常常有以下两种种不同的处理理方法：1．虽然力、位位移都是矢量量，但功是标标量，所以几几个力的总功功等于各个力力所做功的代代数和．若以以W1、W2、W3…Wn分别表示力F1、F2、F3…Fn所做的功(含正功与负功功)，则这些力所所做的总功为为W总＝W1＋W2＋W3＋…＋Wn.2．求出物体所所受的合外力力，根据公式式W合＝F合lcosα求合外力的功功，则物体所所受的外力做做的总功为W总＝W合＝F合lcosα特别提醒：方法2仅适用于几个个力同时作用用于物体的情情况，因为只只有当这几个个力同时作用用于物体上时时，才能求出出它们的合力力；方法1则不管管几个个力同同时作作用，，还是是作用用时间间有先先后均均适用用．即时应用(即时突破，小小试牛刀)2.如图7－1－1所示，两个互互相垂直的力力F1和F2作用在同一物物体上，F1＝4N，F2＝3N．物体由静止止运动1m的距离，则物物体所受合力力及合力做的的功正确的是是()图7－1－1A．7N7JB．1N1JC．5N5JD．5N7J图7－1－22.图象法：变力力的功W可用F－l图线与l轴所包围的面面积表示．l轴上方的面积积表示力对物物体做正功的的多少，l轴下方的面积积表示力对物物体做负功的的多少．3．微元法：当当力的大小不不变，力的方方向时刻与速速度同向(或反向)时，把物体的的运动过程分分为很多小段段，这样每一一小段可以看看成直线，先先求力在每一一小段上的功功，再求和即即可．例如：如图7－1－3所示，物体在在大小不变、、方向始终沿沿着圆周的切切线方向的一一个力F的作用下绕圆圆周运动了一一圈，又回到到出发点．已已知圆周的半半径为R，求力F做的功时，图7－1－3力F的方向在随时时变化，是一一个变力，所所以不能乱套套用公式．而而这时，我们们把整个的圆圆周分成很短短的间隔Δs1、Δs2、Δs3…因为每一段很很短，这样在在每一段上，，我们可近似似认为F和位移Δs在同一直线上上并且同向，，故W＝F(Δs1＋Δs2＋Δs3＋…)＝2πRF.因此功等于力力F与物体实际路路径长度的乘乘积．即W＝Fs.对于滑动摩擦擦力、空气阻阻力，方向总总是与v反向，故W＝－Ff·s.4．等等效效替替换换法法：：若若某某一一变变力力的的功功和和某某一一恒恒力力的的功功相相等等，，则则可可以以用用求求得得的的恒恒力力的的功功来来作作为为变变力力的的功功．．即时时应应用用(即时时突突破破，，小小试试牛牛刀刀)3.在水水平平面面上上，，有有一一弯弯曲曲的的槽槽道道AB，槽槽道道由由半半径径分分别别为为R/2和R的两两个个半半圆圆构构成成(图7－1－4)，现现用用大大小小恒恒为为F的拉拉力力将将一一光光滑滑小小球球从从A点沿沿槽槽道道拉拉至至B点，，若若拉拉力力F的方方向向时时刻刻均均与与小小球球运运动动方方向向一一致致，，则则此此过过程程中中拉拉力力所所做做的的功功为为()图7－1－41．摩摩擦擦力力做做功功的的特特点点(1)滑动动摩摩擦擦力力和和静静摩摩擦擦力力都都可可以以对对物物体体不不做做功功．．图7－1－5①如如图图7－1－5所示示，，物物块块A从斜斜槽槽上上滑滑下下，，最最后后停停在在固固定定的的平平板板车车B上．．在在物物块块A与平平板板车车B相对对滑滑动动的的过过程程中中，，平平板板车车B所受受的的滑滑动动摩摩擦擦力力不不做做功功．．②手手握握瓶瓶子子使使其其水水平平运运动动，，此此时时瓶瓶所所受受静静摩摩擦擦力力与与移移动动位位移移垂垂直直，，故故静静摩摩擦擦力力对对瓶瓶子子不不做做功功．．(2)滑动动摩摩擦擦力力和和静静摩摩擦擦力力都都可可以以对对物物体体做做负负功功．．①在在图图7－1－5中，，在在物物块块A与平平板板车车B相对对滑滑动动的的过过程程中中，，物物块块A所受受的的滑滑动动摩摩擦擦力力对对物物块块A做负负功功．．②如如图图7－1－6所示示，，在在一一与与水水平平方方向向夹夹角角为为θ的传传送送带带上上，，有有一一物物体体A随传传送送带带一一起起匀匀速速向向下下运运动动，，在在这这里里静静摩摩擦擦力力对对物物体体A做负负功功．．图7－1－6(3)滑动动摩摩擦擦力力和和静静摩摩擦擦力力都都可可以以对对物物体体做做正正功功．．①在在图图7－1－5中，，如如果果平平板板车车不不固固定定，，且且地地面面光光滑滑，，在在物物块块A滑上上平平板板车车B的过过程程中中，，物物块块A对平平板板车车B的滑滑动动摩摩擦擦力力与与平平板板车车B运动动方方向向相相同同，，在在这这里里滑滑动动摩摩擦擦力力对对平平板板车车B做正正功功．．②在在图图7－1－6中，，如如果果物物体体A随传传送送带带一一起起匀匀速速向向上上运运动动，，物物体体A所受受静静摩摩擦擦力力与与物物体体位位移移方方向向一一致致，，静静摩摩擦擦力力对对物物体体A做正功功．特别提提醒：：(1)一对静静摩擦擦力的的功一一定是是相等等的，，且一一正一一负．．(2)一对滑滑动摩摩擦力力的功功不相相等，，且负负功大大于正正功．．2．作用用力、、反作作用力力做功功的特特点(1)作用力力与反反作用用力的的特点点：大大小相相等、、方向向相反反，但但作用用在不不同物物体上上．(2)作用力力、反反作用用力作作用下下的物物体运运动特特点：：可能能向相相反方方向运运动，，也可可能向向同一一方向向运动动．也也可能能一个个运动动，而而另一一个静静止，，还可可能两两物体体都静静止．．(3)由W＝Flcosα不难判判断，，作用用力的的功与与反作作用力力的功功的特特点：：没有有必然然的关关系，，即不不一定定一正正一负负，也也不一一定绝绝对值值相等等．即时应应用(即时突突破，，小试试牛刀刀)4．(2011年郑州州高一一检测测)关于一一对作作用力力和反反作用用力的的功，，下列列说法法中正正确的的是()A．如果果其中中一个个力做做正功功，则则另一一个力力必做做负功功B．一对对作用用力与与反作作用力力做功功可能能都为为零C．这两两个力力一定定同时时都做做正功功或同同时都都做负负功D．一对对作用用力与与反作作用力力做功功的代代数和和必为为零解析：：选B.一对作作用力力与反反作用用力虽虽然大大小相相等，，方向向相反反，但但它们们的位位移关关系不不确定定，故故这对对力做做的功功的关关系也也不确确定．．B正确，，A、C、D错误．．课堂互动讲练类型一做功的判断(2011年惠安安高一一检测测)质量为为m的物体体静止止在倾倾角为为θ的斜面面上，，斜面面沿水水平方方向向向右匀匀速移移动了了距离离s，如图图7－1－7所示，，物体体m相对斜斜面静静止．．则下下列说说法中中不正正确的的是()图7－1－7例1A．重力力对物物体m做正功功B．合力力对物物体m做功为为零C．摩擦擦力对对物体体m做负功功D．支持持力对对物体体m做正功功【思路点点拨】判断功功的正正负可可以看看力与与位移移方向向的夹夹角情情况．．【精讲精精析】物体的的受力力及位位移如如图7－1－8所示．．支持力力FN与位移移x的夹角角α<90°，故支支持力力做正正功，，D正确．重重力垂直直位移，，故它不不做功，，A错误．摩摩擦力Ff与x夹角β>90°°，故摩擦擦力做负负功，C正确．合合力为零零，合力力不做功功，B正确，故故符合题题意的选选项为A.图7－1－8【答案】A【方法总结结】力做正功功还是负负功的判判断方法法：(1)看力F与位移x的夹角αα<90°°，力做正正功；α>90°°，力做负负功．(2)看力F与速度v的夹角αα<90°°，力做正正功；α>90°°，力做负负功(3)看速率增增大还是是减小，，若在力力作用下下速率增增大，此此力做正正功，反反之做负负功．变式训练练1如图7－1－9所示，重重物P放在粗糙糙的水平平板OA上，当水水平板绕绕O端缓慢抬抬高，在在重物P没有滑动动之前，，下列说说法中正正确的是是()图7－1－9A．P受到的支支持力不不做功B．P受到的支支持力做做正功C．P受到的摩摩擦力不不做功D．P受到的摩摩擦力做做负功解析：选BC.摩擦力始始终与P的速度垂垂直，不不做功，，支持力力的方向向始终与与P速度同向向，做正正功．如图7－1－10所示，水平地地面上的物体体质量为2kg，在方向与水水平面成37°角、大小为10N的拉力F作用下移动2m，已知物体与与水平地面间间的动摩擦因因数为0.2.在这一过程中中，物体受的的各力做功多多少？合力做做功多少？(g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)类型二恒力做功的求解例2图7－1－10【思路点拨】物体受到的各各力均为恒力力，用公式W＝F·lcosα求功即可．【自主解答】物体受重力、、支持力、拉拉力、摩擦力力四个力作用用，受力分析析如图7－1－11所示，其中重重力和支持力力与运动方向向垂直，不做做功，拉力做做正功，摩擦擦力做负功．．图7－1－11法一：拉力F对物体做的功功为WF＝F·lcos37°＝10×2×0.8J＝16J摩擦力对物体体做的功为WFf＝Fflcos180°＝－μ(mg－Fsin37°)l＝－0.2×(2×10－10×0.6)×2J＝－5.6J重力和支持力力做的功为WG＝WFN＝0合力做的功为为W合＝WG＋WFN＋WF＋WFf＝16J－5.6J＝10.4J法二：物体体所受到的的合力为F合＝Fcos37°－Ff＝(10×0.8－2.8)N＝5.2N所以W合＝F合·l＝5.2×2J＝10.4J.【答案】见自主解答答【方法总结】两种求总功功的方法要要依据题目目特点灵活变式训练2一质量为1kg的物体被人人用手匀速速向上托高高1m，下列说法法正确的是是(g取10m/s2)()A．手对物体体做功10JB．合外力对对物体做功功为0C．物体克服服重力做功功10JD．手对物体体做正功，，且大于10J解析：选ABC.手对物体的的作用力F＝mg＝10N，故手对物物体做的功功W1＝10×1J＝10J，A对D错．重力做做功W2＝－10×1J＝－10J，C对．物体匀匀速上升，，合力为零零，故W合＝0，B对．(2011年西安八校校高三模拟拟考试)某人利用如如图7－1－12所示的装置置，用100N的恒力F作用于不计计质量的细细绳的一端端，将物体体从水平面面上的A点移到B点．已知α1＝30°，α2＝37°，h＝1.5m，不计滑轮轮质量及绳绳与滑轮间间的摩擦．．求绳的拉拉力对物体类型三变力做功的计算例3图7－1－12【精讲精析】绳对物体的的拉力虽然然大小不变变，但方向向不断变化化，所以不不能直接根根据W＝Flcosα求绳的拉力力对物体做做的功．由于不计绳绳与滑轮的的质量及摩摩擦，所以以恒力F做的功和绳绳对物体的的拉力做的的功相等．．本题可以以通过求恒恒力F所做的功求求出绳对物物体的拉力力所做的功功．由于恒恒力F作用在绳的的端点，故故需先求出出绳的端点点的位移l，再求恒力力F的功．【答案】50J【方法总结】解决本题有有两个关键键点：(1)把变力做的的功转化成成恒力做功功求解；(2)力F做功的位位移等于于左边绳绳的变短短的部变式训练练3用铁锤把把小铁钉钉钉入木木板，设设木板对对钉子的的阻力与与钉进木木板的深深度成正正比．已已知铁锤锤第一次次将钉子子钉进的的深度为为如图7－1－13所示，木木块原