高中物理 7.16-7.17 追寻守恒量 能量 功学案 新人教版必修

1、第七章机械能守恒定律学案16追寻守恒量能量学案17功1我们在初中就已经学习过功的概念：功是_2做功的两个必要因素是：一是_；二是_3请回答下面两个问题：(1)在图中两个人分别向前、后拉车，他们所用的力对车产生的效果相同吗？(2)拖拉机耕地时，对犁的拉力F是斜向上方的，而犁是在水平方向运动的，此时拖拉机的拉力F对犁做功吗？_一、伽利略斜面实验问题情境1当小球沿斜面从高处由静止滚下时，小球的高度不断减小，而速度不断增大，说明了什么？2当小球沿另一个斜面向上滚时，小球的位置不断升高，而速度不断减小，说明了什么问题？要点提炼1能量：物体在运动变化过程中存在着守恒量，这个量叫能量2势能：相互作用的物体凭

2、借其_而具有的能量叫做势能3动能：物体由于_而具有的能量叫做动能4动能和势能统称为_能势能可以转化为动能，动能也可以转化为势能问题延伸伽利略的斜面理想实验说明了小球的势能和动能的转化情况在这个例子中是否存在着能的总量保持不变？如果空气阻力和摩擦阻力不能忽略，人们寻找的守恒量还存在吗？即学即用1如图1所示，一根不可伸长的细绳拴着一个小球在竖直平面内摆动，图中a、b、c三点分别表示小球摆动过程中的三个不同位置，其中a、c等高在小球摆动的整个过程中，动能最大时是在_点，在_点势能最大；如果没有空气阻力的影响，小球在a点的势能_(填“大于”“等于”或“小于”)在b点的动能图1二、功问题情境1请根据下面

3、的四个问题准确地判断出力做功的必要因素：(1)人推车前进，推力对车做了功(2)竖直下落的小球，重力对小球做了功(3)足球沿水平地面滚动，地面对足球的支持力不做功(4)运动员用脚将足球踢出去，在足球滚动的过程中，运动员对足球没有做功2求解下列两种情况下力F做的功图2(1)如果力的方向与物体的运动方向一致，应该怎样计算这个力做的功？物体在水平力F的作用下水平向右的位移为l，如图2所示，求力F对物体做的功(2)若力的方向与物体的运动方向成某一角度，该怎样计算功呢？物体在与水平方向成角的力F的作用下，沿水平方向向前行驶的距离为l，如图3所示，求力F对物体所做的功图3要点提炼(1)力对物体所做的功，等于

4、力的大小、位移的大小、力与位移夹角的余弦这三者的乘积，即WFlcos .(2)式中的力F、位移l都是矢量，但功W却是标量(3)功的单位是焦耳，符号是J，1 J1 N1 m1 Nm.(4)式中的F应为恒力，因此要先判断在做功的过程中力是恒力还是变力，若是恒力，方可利用公式直接进行计算图4例1如图4所示，质量为m2 kg的物体静止在水平地面上，受到与水平面的夹角为37、大小F10 N的拉力作用，物体移动了l2 m，物体与地面间的动摩擦因数0.3，g取10 m/s2.求：(1)拉力F所做的功W1；(2)摩擦力Ff所做的功W2；(3)重力G所做的功W3；(4)弹力FN所做的功W4；(5)合力F合所做的

5、功W.即学即用2如图所示，力F大小相等，物体沿水平面运动的位移l也相同，下列哪种情况F做功最少()三、正功和负功问题情境功是标量，但因为力和位移的夹角不同，使功有正、负之分那么，当力的大小和位移大小确定后，力做功与否以及做功的正、负由什么决定呢？请同学们分析一个力做功时可能出现的下列各种情形：(1)当时，cos 0，W0.这表示力F的方向跟位移l的方向_时，力F_.例如，物体在水平桌面上运动，重力G和支持力FN都跟位移方向垂直，这两个力_(2)当00，W0.这表示力F对物体做_功例如，人用力拉车前进时，人的拉力F对车做_功(3)当时，cos 0，W0.这表示力F对物体做_功例如，推着小车跑动的

6、人，接近目的地时要减速，人向后拉车的力F对车做_功某力对物体做负功，往往说成“物体克服某力做功”要点提炼1由WFlcos 可知(1)当00，力对物体做正功；(2)当时，W0，力对物体做负功，或称物体克服这个力做功；(3)当时，W0，力对物体不做功2力对物体做正功，表示该力是动力；力对物体做负功，表示该力是阻力3功的正、负并不表示方向，也不表示功的大小，只表示是动力做功还是阻力做功例2如图5所示，物体A、B叠放在一起，A用绳系在固定的墙上，用力F拉着B右移用F拉、FAB、FBA分别表示绳中拉力、A对B的摩擦力和B对A的摩擦力，则下面叙述中正确的是()图5AF做正功，FAB做负功，FBA做正功，F

7、拉不做功BF、FBA做正功，FAB、F拉不做功CF做正功，FAB做负功，FBA和F拉不做功DF做正功，其他力都不做功即学即用3如图6所示，沿斜面下滑的物体所受的三个力中做正功的是_，做负功的是_，不做功的是_图61功是力作用在物体上对空间的积累效应，即谈到“功”，必有力作用在物体上并在力的方向上发生一段位移功是能量变化的量度，这个观点是贯穿全章的主线2对公式WFlcos 要从三个方面理解：(1)功是针对某一力的，谈到功时，一定要指明是哪个力对物体做了功；(2)力对物体做功只和物体的运动过程有关，只要F、l、相同，则恒力F做的功就相同，而与物体的运动状态无关，即不管物体是加速运动、减速运动还是匀

8、速运动；(3)由于位移与参考系的选取有关，所以功具有相对性3功是标量，功的正负由夹角来确定正、负功的意义是：力对物体做正功，表示施力物体能够把能量传递给受力物体、受力物体的能量增加；力对物体做负功表示受力物体把能量传递给其他的物体，受力物体的能量减少，即物体克服外力做功4公式WFlcos 只适用于恒力做功的情形对于变力做功的问题可以用其他方式求解(“动能定理”一节里将会讲得很透彻)第七章机械能守恒定律学案16追寻守恒量能量学案17功答案课前准备区1力的大小与在力的方向上发生的位移大小的乘积2作用在物体上的力物体在力的方向上发生的位移3(1)效果不同(2)做功课堂活动区核心知识探究一、问题情境1

9、说明小球凭借其位置而具有的物理量不断减少，而由于运动而具有的物理量不断增大2说明小球凭借其位置而具有的物理量不断增加，而由于运动而具有的物理量不断减少要点提炼2位置3.运动4.机械问题延伸小球向下滚动的过程中，势能逐渐减小，动能逐渐增大，势能转化为动能；小球向上滚动的过程中，动能逐渐减小，势能逐渐增大，动能又转化为势能在小球运动过程中，小球的机械能总量保持不变通过实验可以发现，在这个实验中，在有阻力的情况下，小球滚上斜面时的高度跟原来相比减小了，因此与物体高度相对应的重力势能就减少了，能量看起来不再守恒那么减少的能量到哪儿去了呢？如果没有消失，它转化为其他哪种形式的能量了呢？原来小球在运动的过

10、程中有摩擦就会生热，有一部分机械能转化为系统的内能，能量还是守恒的即学即用1ba、c等于解析在小球来回摆动的过程中，动能与势能不停地相互转化，但总量不变在a、c两点时位置最高，势能最大，动能为零在b点时位置最低，势能最小，动能最大二、问题情境1(1)人推车前进，车在人的推力作用下发生了一段位移(2)竖直下落的小球，小球在重力作用下发生了一段位移(3)地面对足球的支持力的方向垂直于地面，而足球的位移沿水平方向，在支持力的方向上无位移(4)脚与足球脱离后就不再对球施加作用力，无力当然谈不上做功2(1)WFl(2)虽然F与位移方向不一致，但可以根据力F的作用效果把F沿两个方向分解：即与位移方向一致的

11、分力F1、与位移方向垂直的分力F2.则分力F1所做的功等于F1l，分力F2的方向跟位移的方向垂直，物体在F2的方向上没有发生位移，所以F2所做的功等于零因此，力F对物体所做的功W等于F1l，而F1Fcos ，所以，WFlcos .例1(1)16 J(2)8.4 J(3)0(4)0(5)7.6 J解析(1)对物体进行受力分析，如图所示W1Flcos 1020.8 J16 J(2)FNGFsin 20 N100.6 N14 NFfFN0.314 N4.2 NW2Fflcos 1804.22 J8.4 J(3)W3Glcos 900(4)W4FNlcos 900(5)WW1W2W3W47.6 J或由合力求总功F合Fcos Ff100.8 N4.2 N3.8 NF合与l方向相同，则WF合l3.82 J7.6 J即学即用2D由公式WFlcos 可知，由于几种情况下，F、l都相同，因此cos 越小，力F做的功越少，D中cos 最小，故选D.三、问题情境(1)垂直不做功都不做功(2)正正(3)负负例2C根据WFlcos 可知，力F的作用点的位移不