全优课堂·物理·必修第二册(粤教版)·课件 第4章　第1节 功

第四章机械能及其守恒定律①物理观念：能理解功、功率、动能、重力势能及机械能守恒定律的内涵，定性了解弹性势能；能用动能定理和机械能守恒定律分析解释生产、生活中的相关现象，解决一些相关的实际问题；能体会守恒观念对认识物理规律的重要性．具有初步的与功和机械能相关的能量观念．②科学思维：能在熟悉的问题情境中运用机械能守恒定律解决问题时建构物理模型，会分析机械能守恒的条件；能从机械能守恒的角度分析动力学问题，通过推理，获得结论；能用与机械能守恒定律相关的证据说明结论；能从不同视角解决动力学问题．③科学探究：能完成“验证机械能守恒定律”物理实验．能提出实验中可能出现的物理问题；能在他人帮助下设计实验方案，获取数据；能分析数据、验证机械能守恒定律；能反思实验过程，尝试减少实验误差；能撰写比较完整的实验报告，在报告中能呈现实验表格及数据分析过程，尝试对实验数据进行讨论交流．④科学态度与责任：通过对机械能守恒定律的验证，认识科学规律的建立需要实验证据的检验；有较强的学习和研究物理的兴趣；能发现机械能守恒定律对日常生活的影响．本章重点①功、

功率、动能、势能的概念；②动能定理、机械能守恒定律两个重要规律．本章难点①动能定理的应用；②机械能守恒定律的应用；③实验：验证机械能守恒定律．第一节功

1.理解功的概念，掌握功的计算公式.2.知道正功、负功及判断方法.3.掌握合力做功的计算方法.4.理解做功与能量变化的关系．课前·

自主预习1．功的概念和公式功的计算概念物体在力的作用下__________________发生了变化，那么这个力一定对物体做了功因素(1)力；(2)物体在__________上发生了位移公式(1)力F与位移s同向时，W＝____(2)力F与位移s有夹角α时，W＝________符号含义其中F、s、cosα分别表示____________、____________、力与位移夹角的余弦符号单位F的单位是____，s的单位是____，W的单位是___沿力的方向的位移力的方向FsFscosα力的大小位移的大小NmJ2．正功和负功功有正、负之分，但功是______(填“标量”或“矢量”)，功的正、负只表示是动力做功还是阻力做功．3．正功和负功的判断标量W>0W＝0W<04．总功的计算(1)W合＝____________(α为F合与位移s的夹角).(2)W合＝W1＋W2＋…＋Wn(即总功为各个分力所做功的________).F合scosα代数和课堂·

重难探究1．功的两个要素：①作用在物体上的力；②物体在力的方向上发生的位移．2．物理意义：功是能量转化的量度．3．功是标量，虽有正负之分，但无方向，功的运算遵循代数运算法则．①功是标量，只有大小，没有方向，功的正负既不表示功有方向，也不表示功的数量的大小．既不能说“正功和负功方向相反”，也不能说“正功大于负功”．功的理解②力对物体做正功，说明物体在发生该段位移的过程中，该力是动力，对物体起推动作用，使物体的能量增加．力对物体做负功，说明物体在发生该段位移的过程中，该力是阻力，对物体的运动起阻碍作用，使物体的能量减少．③一个力对物体做负功，往往说成物体克服这个力做功(取绝对值)，这两种说法在意义上是等同的．如：一个力对物体做了－6J的功，可以说成是物体克服这个力做了6J的功．④比较做功多少时，只比较功的绝对值，不看功的正负号．例如，－8J的功要比5J的功多．4．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．例1

(2024年温州期中)在下图所描述的情境中，人对物体做功的是

(

)A．图甲中举重运动员举着杠铃不动B．图乙中工人将货箱从地面搬到桌上C．图丙中修理工用力推汽车，汽车没动D．图丁中大力士支撑着大轮胎静止不动【答案】B【解析】功等于力乘以物体在力的方向上的位移，甲、丙、丁三图中人对物体有力的作用，但物体都没动，力没有做功；只有图乙中人对物体施加了向上的力，且物体有竖直方向上的位移，力做了功，故选B．变式1

(2024年惠州联考)在下列情况中，力对物体做功的是

(

)A．物体在水平面上做匀速直线运动，合力对物体做功B．重力对自由落体运动的物体做功C．物体在水平面上运动，水平面对物体的支持力做功D．物体在固定斜面上沿斜面下滑时，斜面对物体的支持力做功【答案】B【解析】物体做匀速直线运动，则合力为零，合力不做功，A错误；做自由落体运动的物体的重力与物体的运动方向相同，重力做正功，B正确；水平面对物体的支持力与物体的运动方向垂直，支持力不做功，C错误；斜面对物体的支持力与物体的运动方向垂直，支持力不做功，D错误．1．对公式W＝Fscosα讨论得知：正功和负功夹角功的正负0≤α＜90°力对物体做正功90°＜α≤180°力对物体做负功，或者说物体克服这个力做了功α＝90°力对物体不做功2.判断力是否做功及做正、负功的方法恒力做功的判断若物体做直线运动，依据力与位移的夹角来判断曲线运动中功的判断若物体做曲线运动，依据F与v的方向夹角来判断.当0≤α<90°，力对物体做正功，90°<α≤180°，力对物体做负功；α＝90°，力对物体不做功例2

(2024年四川德阳外国语学校期中)如图所示，拖着旧橡胶轮胎跑步是身体耐力训练的一种有效方法．如果受训者拖着轮胎在水平直道上运动了100m，那么下列说法正确的是 (

)A．摩擦力对轮胎做正功B．重力对轮胎做负功C．拉力对轮胎做负功D．支持力对轮胎不做功【答案】D【解析】轮胎受到地面的摩擦力方向与位移方向相反，则轮胎受到地面的摩擦力对轮胎做负功，A错误；轮胎受到的重力竖直向下，而轮胎的位移沿水平方向，则轮胎在竖直方向上没有发生位移，重力不做功，B错误；拉力与位移方向的夹角是锐角，所以拉力对轮胎做正功，C错误；轮胎受到地面的支持力竖直向上，而轮胎的位移沿水平方向，则轮胎在竖直方向上没有发生位移，支持力不做功，D正确．变式2如图所示，有两箱相同的货物，现要用电梯将它们从一楼运送到二楼．其中图甲为用扶梯台式电梯匀速运送货物，图乙为用履带式自动电梯匀速运送货物，货物均相对电梯静止．下列关于做功的判断中正确的是

(

)A．图甲中支持力对货物做正功B．图甲中摩擦力对货物做负功C．图乙中支持力对货物做正功D．图乙中摩擦力对货物做负功【答案】A【解析】对题图甲中货物受力分析，根据平衡条件可知货物受重力、扶梯的支持力，不受摩擦力，支持力与货物的运动方向夹角为锐角，可知，题图甲中支持力对货物做正功，A正确，B错误；对题图乙中货物受力分析，货物受重力，履带给货物的支持力和履带对货物沿着履带向上的静摩擦力，履带给货物的支持力与货物的运动方向垂直，支持力对货物不做功，履带对货物的摩擦力与货物运动方向相同，摩擦力对货物做正功，C、D错误．1．当物体受恒力作用时，求恒力对物体所做的功直接由W＝Fscosα计算．2．当物体在多个恒力的共同作用下发生一段位移时，合力对物体所做的功等于各分力对物体做功的代数和．故计算合力做的功有以下两种方法：恒力做功及总功的计算(1)先由W＝Fscosα计算各个力对物体所做的功W1、W2、W3…，然后求所有力做功的代数和，即W合＝W1＋W2＋W3＋….(2)先由力的合成或根据牛顿第二定律求出合力F合，然后由W合＝F合scosα计算总功，此时α为F合的方向与s的方向间的夹角．例3

(2024年佛山检测)如图所示，一个质量为m＝2kg的物体，受到与水平方向成37°角斜向下方的推力F1＝10N作用，在水平地面上移动了距离s1＝2m后撤去推力，此后物体又滑行了s2＝1.4m的距离后停止了运动．设物体与地面间的滑动摩擦力为它们间弹力的0.2倍，(g取10m/s2)求：(1)推力F1对物体做的功；(2)全过程中摩擦力对物体所做的功；(3)推力作用时合外力对物体所做的总功．解：(1)根据题意，由做功公式W＝Fscosα可得，推力F1对物体做的功为WF1＝F1s1cos37°＝10×2×0.8J＝16J，根据题意，竖直方向上，由平衡条件，撤去推力前有N1＝mg＋F1sin37°＝20N＋6N＝26N，(2)撤去推力后N2＝mg＝20N，又有f＝0.2N，由做功公式W＝Fscosα可得，全过程中摩擦力对物体所做的功为Wf＝Wf1＋Wf2＝－0.2N1s1－0.2N2s2＝－16J，(3)根据题意，由做功公式W＝Fscosα可得，推力作用时合外力对物体所做的总功为W＝(F1cos37°－0.2N1)s1＝(8－5.2)×2J＝5.6J．变式3

(2024年衡阳一中期中)如图所示，利用斜面从货车上卸货，每包货物质量m＝20kg，斜面倾角α＝37°，斜面的长度l＝0.5m，货物与斜面间的动摩擦因数μ＝0.2，货物从斜面顶端滑到底端的过程中(g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)，下列说法正确的是 (

)A．重力做功100JB．支持力做功80JC．摩擦力做功16JD．合力做功44J【答案】D【解析】重力做功为WG＝mglsin37°＝60J，A错误；由于支持力的方向与位移方向垂直，所以支持力不做功，B错误；摩擦力做功为Wf＝－μmgcos37°·l＝－16J，C错误；合力做功为W＝WG＋Wf＝44J，D正确．小练·

随堂巩固1．(2024年徐州学业考试)如图所示，小朋友在蹦床上玩耍，由最低点向上弹起至恰好离开床面的过程中，蹦床对小朋友的做功情况是

(

)A．始终做正功B．始终做负功C．先做负功后做正功D．先做正功后做负功【答案】A【解析】由最低点向上弹起至恰好离开床面的过程中，蹦床弹力方向始终向上，与位移方向相同，所以蹦床始终做正功，故选A．2．(2024年岳阳学业考试)两个力F1、F2夹角成90°作用在同一物体上，使物体通过一段位移过程中，F1对物体做功3J，F2对物体做功－4J，则F1和F2的合力对物体做的功W为 (

)A．W＝5J

B．W＝7JC．W＝－1J

D．W＝6J【答案】C【解析】功是标量，两个力合力的功等于这两个力做功的代数和，即W＝W1＋W2＝－1J．3．如图所示，坐在雪橇上的人与雪橇的总质量为m，在与水平面成θ角的恒定拉力F作用下，沿水平地面向右移动了一段距离l.已知雪橇与地面间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，则雪橇受到的 (

)A．支持力做功为mglB．重力做功为mglC．拉力做功为FlcosθD．滑动摩擦力做功为－μmgl【答案】C【解析】支持力和重力与位移方向垂直，不做功，A、B错误；拉力和滑动摩擦力做功分别为W1＝Flcosθ，W2＝－μ(mg－Fsinθ)l，C正确，D错误．4．(2024年北京东城期末)如图，长为L的固定斜面与竖直方向夹α角，质量为m的木块从斜面顶端滑到底端的过程，斜面与木块之间的支持力大小为N，摩擦力大小为f，则 (

)A．重力做功