机械能守恒定律第节追寻守恒量能量功“十市联赛”一等奖

1第七章机械能守恒定律1

追寻守恒量—能量2功2“有一个事实，如果你愿意，也可以说一条定律，支配着至今所知的一切自然现象……这条定律称做能量守恒定律。它指出：有某一个量，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……”——诺贝尔物理学奖获得者费恩曼3小球在运动过程中好像“记得”自己起始的高度，怎样从能量的角度来解释这一现象？41.知道动能、势能及能量的概念,体会守恒思想的重要性。2.理解功的概念，理解做功的两个必要因素。（重点）3.掌握并能应用功的公式分析计算实际问题。（重点）4.理解正功、负功的含义。（难点）5.知道怎样计算几个力对物体所做的总功。

5思考：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，这两个过程各有什么特点？分析：实验表明斜面上的小球在运动过程中好像“记得”自己起始的高度（或与高度相关的某个量）。后来的物理学家把这一事实说成是“某个量是守恒的”,并且把这个量叫做能量或能。ABhhαβ6一、能量1.势能：相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫做势能。玩具球、杠铃和被弹起的人都具有势能ABhv0=072.动能:物体由于运动而具有的能量叫做动能。ABhv8ABhh

阶段物理量下滚过程上滚过程高度（势能）速度（动能）逐渐减小逐渐增大逐渐增大逐渐减小想一想怎样用“能量”

描述伽利略斜面实验?9单摆中的能量转化怎样用“能量”

描述摆球的运动过程?想一想10在物理变化的过程中，是否可能存在某一不变的物理量呢？“追寻守恒量”的意义

（1）可行性：物质在运动变化过程中存在守恒量。

（2）重要性：物质在运动变化过程中都要满足一定的守恒定律。11木头在起重机的拉力作用下

?能增加握力器在手的压力作用下？能增加FFF列车在机车牵引力的作用下

?能增加二、功如果物体在力的作用下能量发生了变化，这个力一定对物体做了功。12举起杠铃过程中，什么力对杠铃做功？能量怎样变化？箭射出时，什么力对箭做功？能量怎样变化？13Fl力做了功，力与位移方向相同力未做功，只有力而没有位移FFl支持力未做功，力与位移方向垂直F物体静止思考:做功不可缺少的因素有哪些？拉力做了功，力与位移方向有夹角探究1.力做功的必要因素14

结论：力做功的两个必要因素：力和物体在力的方向上发生位移功的概念如果一个物体受到力的作用,并且在力的方向上发生了位移,我们就说这个力对物体做了功。15（1）当F与l同方向时:lABF探究2.推导功的表达式16lAB（2）当F与l不同方向时，W=？FαFα根据力的等效性原理,可以把计算F做功的问题转化为分别求F1和F2做功的问题W1=F1l=FCOSαlW2=0W=W1+W2W=Fl

COSαF1F217思考：若将位移l

分解,结果如何?Fll1l2αl1=lcosαl2=lsinαW1=Fl

1=Flcos

αW2=0W=F

lcosα90。W=W1+W218结论：功的计算公式力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小、力和位移的夹角的余弦三者的乘积。说明：（1）F是作用在物体上的某个力（如G、FN、F阻等），但必为恒力

（2）l是F的作用点发生的位移

（3）α是矢量F和l的夹角，0～180°

（4）功是标量，但功有正负之分

（5）功的单位：在国际单位制中，功的单位是焦耳，符号是

J19ABCA.W1=W2B.W1>W2C.W1<W2D.不能确定练习.一个人先后用同样大小的力沿水平方向拉木箱，使木箱分别在光滑和粗糙两种不同的水平地面上前进相同的距离。拉力F做的功分别为W1和W2

，则W1和W2的关系是（）A点拨：一个力所做的功,只由力和在力的方向上发生的位移决定,与其他无关。20FNGvα如小球在水平桌面上运动时，重力G和支持力FN都跟位移方向垂直。G和FN不做功。探究3.正功和负功及其意义(1)当α＝90°时，W＝0,力对物体不做功（请举例）21（2）当0°＜α＜90°时，cosα＞0，W＞0，力对物体做正功。22吉尼斯世界纪录强人拉动50吨的卡车强人在对汽车做正功吗？起到了什么作用？23(3)当90°＜α≤180°时，cosα＜0，W＜0，力对物体做负功。24蜘蛛侠挡火车蜘蛛侠在对火车做正功吗？达到了什么效果？25分析与总结正功、负功的意义:正功:表示动力对物体做功（促进）负功:表示阻力对物体做功（阻碍）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。26练习.关于功的论述，下列说法正确的是（）

A.大的力一定比小的力做的功多

B.+5J的功比-5J的功多

C.+10J的功比+5J的功多

D.+10J的功和-10J的功一样多点拨：功的正负不表示功的大小CD27探究4.几个力所做的总功的计算如图，一个物体在拉力F的作用下，水平向右移动的位移为l，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是多少；物体所受的合力是多少；合力所做的功是多少？αFFNfGl28解：重力和支持力不做功，因为它们和位移的夹角为90°；F所做的功为：W1＝Flcosα，滑动摩擦力f所做的功为：W2＝flcos180°＝－fl，各个力对物体所做功的代数和为：W=W1+W2=(Fcosα－f）l，根据正交分解法求得物体所受的合力，F合=Fcosα－f，合力方向向右，与位移同向；合力所做的功为：W＝F合lcos0°＝（Fcosα－f）l。29结论：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可以用以下方法来求解①求出各个力所做的功，则总功等于各个力所做功的代数和。（W自身含有符号）②求出各个力的合力，则总功等于合力所做的功。（α为合力与位移方向的夹角）W合

=F合lcosα30正功和负功总功各力做功的代数和各力的合外力做的功功做功的两要素功的计算式W＝Flcosα功的物理意义α<π/2，W>0动力π≥α>π/2，W<0阻力α=π/2，W=0311.下列关于功的说法中，正确的是（）A.力对物体做的功多，说明物体的位移一定大B.力对物体不做功，说明物体一定没发生位移C.力对物体做负功，也可以说物体克服阻力做功D.外力对物体做功的代数和等于物体所受合外力做的功CD

32D2.一学生用100

N的力将质量为0.5

kg的球迅速踢出，球在水平路面上滚出20

m远，则该学生对球做的功是（）

A.2000J

B.1000J

C.16J

D.无法确定点拨：公式中的F为恒力，且始终作用在物体上333.把一个物体竖直向上抛出去，该物体上升的最大高度是h，若物体的质量为m，所受的空气阻力恒为f,则在物体从被抛出到落回地面的全过程中（）A.重力所做的功为零

B.重力所做的功为2mghC.空气阻力做的功为零

D.空气阻力做的功为-2fhAD点拨：空气阻力做的功在数值上等于阻力与全程物体路程的乘积344.

如图所示，木块A、B叠放在光滑水平面上，A、B之间不光滑，用水平力F拉B，使A、B一起沿光滑水平面加速运动，设A对B的摩擦力为F1，B对A的摩擦力为F2，则以下说法正确的是（）A.F1对B做正功，F2对A不做功B.F1对B做负功，F2对A做正功C.F2对A做正功，F1对B不做功D.F2对A不做功，F1对A做正功B

355.如图，一质量m=4.0kg的物体，由高h=2.0m,倾角θ=53°的固定斜面顶端滑到底端。物体与斜面间的动摩擦因数为μ=0.2。求物体所受合外力做的功。（g=10m/s2）解：方法一：先求合外力，再求合外力做的功。对物体，由受力分析得F合=mgsinθ-F=mgsinθ-μmgcosθ=4.0×10×（0.8-0.2×0.6）N=27.2N位移l=h/sinθ=2/0.8m=2.5m由W=Flcosα得W总=F合·l=27.2×2.5J=68J。36方法二：先求各个力做的功，再求总功。FN=mgcosθ,F=μFN=μmgcosθ位移l=h/sinθ由W=Flcosα得，WG=mglcos（90°-θ）