人教版高中物理必修2 第7章机械能守恒定律 7-1追寻守恒量 功

第七章机械能守恒定律追寻守恒量功人教版必修2诺贝尔物理奖获得者费恩曼曾说：

有一个事实,如果你愿意也可以说是一条定律,支配着至今所知的一切现象……这条定律就是能量守恒定律,它指出有某个量,我们把它称为能量,在自然界经历的多种多样的变化中它不变化,那是一个最抽象的概念……

然而正是这个最抽象的概念，却是物理学中最重要、意义也最深远的概念之一。

请列举生活中能量转化的例子

伽利略理想实验等高小球“记得”原来的高度

关于小球运动过程的描述1、小球从一个斜面的某一高度由静止滑下，并运动到另一个斜面的同一高度，经历了哪几个运动过程？2、这些过程各有什么特点？1、小球经历了先加速后减速的过程2、在加速过程中,小球速度增大,位置高度减小;在减速运动过程中，小球速度在减小，但位置高度在增大分析各个过程运动和力的关系1、下滑过程小球所受合力方向与运动方向一致，小球做加速运动，直到斜面底端，速度达到最大2、上滑过程小球所受合力方向与运动方向相反，小球做减速运动，直到速度为零

可见，如果斜面是光滑的，当小球滑上另一个斜面的相同高度时，速度为零，小球好像“记得”自己起始的高度，然后重复前面的运动。结论

伽利略斜面实验表明：小球在运动过程中，“有某一量是守恒的”，这个量叫能量。相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫做势能。

物体由于运动而具有的能量叫做动能。

请用动能和势能的概念来描述伽利略的斜面实验伽利略理想实验等高A到B动能增加,势能减少

B到C势能增加,动能减少ABC例题2：在光滑地面上，一弹簧一端固定竖直墙上，另一端连着一个小球，用力压缩弹簧，释放后，试分析能量转化关系。分析:弹簧被压缩,贮存了能量（弹性势能）,然后又逐渐转化为小球的动能，当弹簧恢复到原长时,势能为零,球的动能最大,在弹簧伸长过程中，球的动能减少,弹簧的势能又增加,球在往复运动过程中,球的动能与弹簧的势能相互转化,总的能量不变。请注意：能量总是守恒的，但动能与势能的和不一定守恒，在存在摩擦力的情况下，机械能（动能与势力的和）不守恒，例如木箱沿斜面匀速下滑过程中，存在摩擦生热现象，总能量是守恒的，但机械能不守恒。能量的转换和什么有关呢能量的转换和做功有关，能量转换的过程就是做功的过程，做了多少功，就有多少能量发生了转化。功是能量转换的量度手托着书静止人推车未动这两个因素是严格的，缺一不可！2、做功的两个必要因素：（1）作用在物体上的力。（2）物体在力的方向上通过的位移。一、怎样才算做了功

在科学上，如果物体受到力的作用，并且在这个力的方向上通过一段距离，我们就说这个力对物体做了功。二、功的概念１、功的定义FSF功等于力和物体在力的方向上通过的位移的乘积。①

F方向与S的方向在一条直线上功=力×位移W=F·S２、功的计算SFF（焦、J）1焦耳=1牛顿·米功的单位：焦耳②

F方向与S的方向不在一条直线上功=力在位移方向的分力×位移公式：

W=F·S·cosαFF1F2αSFF1F2α注:公式中F为恒力3、辨认力的方向与位移方向的夹角αFS甲答案：ααFS乙答案：π-ααFS丙答案：ααFS丁答案：π-α三、正功和负功（一）对功的公式：W=FSCOSα的讨论(1)当α=0时，COSα=1，W=FS和我们在初中学过的功的公式相同。(2)当α=π/2时，COSα=0，W=0,这时我们就说力对物体没做功。举例。(3)当α<π/2时，COSα>0，W>0,这时我们就说力对物体做正功。举例。(4)当π/2<α≤π时，COSα<0，W<0这时我们就说力对物体做负功。举例。讨论1、①功的正负表示是动力对物体做功还是阻力对物体做功②功的正负是借以区别谁对谁做功的标志③一个力对物体做负功，往往说成物体克服这个力做功。例如：一个力对物体做了－6J的功，可以说成物体克服这个力做了6J的功。２、理解与分析三、几个力做功的计算例：如图，一个物体在拉力F的作用下，水平向右移动位移为s，求各个力对物体做的功是多少；各个力对物体所做功的代数和如何；物体所受的合力是多少；合力所做的功是多少。αFFNfGsαFFNfG解：重力和支持力不做功∵它们和位移的夹角为900F所做的功为：Ｗ1＝Fscosα，滑动摩擦力f所做的功为：Ｗ2＝fscos1800＝－fs各个力对物体所做功的代数和为：Ｗ=Ｗ1+Ｗ2=(Ｆcosα－f）s根据正交分解法求得物体所受的合力Ｆ=Ｆcosα－f，合力方向向右，与位移同向；合力所做的功为：Ｗ＝Ｆscos00＝（Ｆcosα－f）s求解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可以用以下两种方法来求解。(1)分别求出每个力所做的功，然后求出所有功的代数和。即：W总=W1+W2+……+Wn(2)先求出物体所受的合力，然后再求出合力的功，即：W总=F合Scosα拓展变力做功对于变力做功不能依定义式直接求解，但可依物理规律通过技巧的转化间接求解。1、可用（微元法）无限分小法来求,过程无限分小后，可认为每小段是恒力做功。2、平均力法：

若变力大小随位移是线性变化，且方向不变时，可将变力的平均值求出后用公式计算:如弹簧的弹力做功就可以用此法计算。3、利用Ｆ－Ｓ图像，Ｆ－Ｓ图线与坐标轴所包围的面积即是力Ｆ做功的数值。4、已知变力做功的平均功率Ｐ，则功Ｗ＝Ｐｔ。5、用动能定理进行求解：

由动能定理Ｗ＝ΔＥＫ可知，将变力的功转换为物体动能的变化量，可将问题轻易解决。6、用功能关系进行求解。1、在光滑的水平面和粗糙的水平面上各放一质量不同的木块，在相同的拉力作用下，通过相同的位移，拉力对木块做的功()A.在光滑的水平面上较多B.在粗糙的水平面上较多C.一样多D.由小车运动所需的时间决定C课堂练习2、质量为m的物体沿倾角为θ的斜面匀速滑下，在通过位移L的过程中()A.重力对物体做功mgLB.重力对物体做功mgLsinC.支持力对物体做功mgLcosD.摩擦力对物体做正功，数值为mgLsinB3、放在粗糙水平地面上的物体，在10N的水平拉力作用下，以6m/s的速度匀速移动4s，则拉力共做了

功，摩擦阻力对物体做了