高中物理 第七章 机械能守恒定律 1 追寻守恒量 2 功课件 新人教版必修2

,第七章,1 追寻守恒量能量 2 功,学习目标 1.了解势能、动能的概念，领会寻找守恒量是科学研究的重要思想方法. 2.理解功的概念，知道WFlcos 的适用范围，会用功的公式进行计算. 3.理解正、负功的概念，会根据公式计算多个力所做的总功.,内容索引,自主预习梳理, 重点知识探究, 当堂达标检测,自主预习梳理,1.伽利略的斜面实验探究如图1所示. (1)过程：将小球由斜面A上某位置由 释放，小球运动到斜面B上. (2)现象：小球在斜面B上速度变为0(即到达最高点)时的高度与它出发时的高度 . (3)结论：这一事实说明某个量是守恒的，在物理学上我们把这个量叫作 或者 .,图1,一、追寻守恒量能量,静止,相同,能量,能,2.动能和势能 (1)动能：物体由于 而具有的能量. (2)势能：相互作用的物体凭借其 而具有的能量.,运动,位置,二、功,1.功的定义：一个物体受到力的作用，并在 上发生了一段位移，这个力就对物体做了功. 2.功的公式：W ，其中F、l、分别为 、位移的大小、 . 3.单位：国际单位制中，功的单位是 ，符号是 .,力的方向,Flcos ,力的大小,焦耳,力与位移方向的夹角,J,三、正功和负功,1.力对物体做正功和负功的条件 由WFlcos 可知 (1)当0 时，W 0，力对物体做 功； (2)当 时，W 0，力对物体做 功，或称物体 这个力做功； (3)当 时，W ，力对物体不做功. 2.总功的计算 几个力对一个物体做功的代数和，等于这几个力的 对这个物体所做的功.,正,0,负,克服,合力,1.判断下列说法的正误. (1)公式WFlcos 中的l是物体运动的路程.( ) (2)物体只要受力且运动，该力就一定做功.( ) (3)功有正负之分，所以功是矢量.( ) (4)一个力对物体做了负功，则说明这个力一定阻碍物体的运动.( ),2.如图2所示，静止在光滑水平面上的物体，在与水平方向成60角斜向上的力F作用下运动10 m，已知F10 N，则拉力F所做的功是 J.,50,图2,重点知识探究,一、对功的理解,1.观察图3，分析图中的哪个人对物体做了功？,答案,答案 小川拉重物上升的过程，小川对重物做了功，其他三人都没有做功.,图3,2.如图4所示，物体在与水平方向夹角为的力F的作用下前进了l，则力F对物体做的功如何表示？,答案,答案 如图把力F沿水平方向和竖直方向进行正交分解，物体 在竖直方向上没有发生位移，竖直方向的分力没有对物体做功，水平方向的分力Fcos 所做的功为Flcos ，所以力F对物体所做的功为Flcos .,图4,对公式WFlcos 的理解 1.力F对物体做的功，只与l、有关，与物体的运动状态及物体是否还受其他作用力等因素无关. 2.计算力F的功时要特别注意，F与l必须具有同时性，即l必须是力F作用过程中物体发生的位移. 3.功是标量，没有方向，但是有正负. 4.公式WFlcos 适用于计算恒力做功，若是变力，此公式不再适用.,解析 支持力和重力与位移垂直，不做功，A、B错误； 拉力和摩擦力做功分别为W1Flcos ，W2(mgFsin )l，C正确，D错误.,例1 如图5所示，坐在雪橇上的人与雪橇的总质量为m，在与水平面成角的恒定拉力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，则雪橇受到的 A.支持力做功为mgl B.重力做功为mgl C.拉力做功为Flcos D.滑动摩擦力做功为mgl,解析,答案,图5,二、正负功的判断,某物体在力F作用下水平向右运动的位移为l，拉力的方向分别如图6甲、乙所示，分别求两种情况下拉力对物体做的功.,图6,答案,1.正、负功的意义 功是标量，只有正、负，没有方向，功的正负不表示大小，只表示能量转移或转化的方向，即：动力对物体做正功，使物体获得能量，阻力对物体做负功，使物体失去能量. 2.判断力是否做功及做功正负的方法 (1)根据力F的方向与位移l的方向间的夹角常用于恒力做功的情形. (2)根据力F的方向与速度v的方向间的夹角常用于曲线运动的情形. 若为锐角则做正功，若为直角则不做功，若为钝角则做负功.,例2 (多选)质量为m的物体，静止在倾角为的斜面上，斜面沿水平方向向右匀速移动了距离l，如图7所示.物体相对斜面静止，则下列说法正确的是 A.重力对物体m做正功 B.合力对物体m做功为零 C.摩擦力对物体m做负功 D.支持力对物体m做正功,解析,答案,图7,解析 物体的受力和位移如图所示.支持力FN与位移l的夹角90，故支持力做正功，D选项正确； 重力与位移垂直，故重力不做功，A选项错误； 摩擦力Ff与位移l的夹角大于90，故摩擦力做负功，C选项正确； 物体做匀速运动，所受合力为零，合力不做功，故B选项正确.,三、总功的求解思路,例3 如图8所示，一个质量为m2 kg的物体，受到与 水平方向成37角斜向上方的力F10 N作用，在水平 地面上从静止开始向右移动的距离为l2 m，已知物体 和地面间的动摩擦因数为0.3，g取10 m/s2，求外力对物 体所做的总功.(cos 370.8，sin 370.6),答案,图8,答案 7.6 J,解析,解析 物体受到的摩擦力为：FfFN(mgFsin 37)0.3(210100.6)N4.2 N 解法1：先求各力的功，再求总功. 拉力F对物体所做的功为：W1Flcos 371020.8 J16 J 摩擦力Ff对物体所做的功为：W2Fflcos 1804.22 J8.4 J 由于重力、支持力对物体不做功，故外力对物体所做的总功W等于W1和W2的代数和，即WW1W27.6 J. 解法2：先求合力，再求总功. 物体受到的合力为：F合Fcos 37Ff3.8 N， 所以WF合l3.82 J7.6 J.,几个力对物体做功的计算 当物体在多个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.故计算合力的功有以下两种方法： (1)先由WFlcos 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W1W2W3. (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lcos 计算总功，此时为F合的方向与l的方向间的夹角. 注意：当在一个过程中，几个力作用的位移不相同时，只能用方法(1).,针对训练 如图9所示，平行于斜面向上的拉力F使质量为m的物体匀加速地沿着长为L、倾角为的斜面的一端向上滑到另一端，物体与斜面间的动摩擦因数为.求作用在物体上的各力对物体所做的总功.,解析,图9,答案,答案 FLmgLsin mgLcos ,解析 选物体为研究对象，其受力如图所示： 解法一：拉力F对物体所做的功为：WFFL. 重力mg对物体所做的功为：WGmgLcos(90)mgLsin . 摩擦力对物体所做的功为：WfFfLcos 180FfLmgLcos . 弹力FN对物体所做的功为：WNFNLcos 900. 故各力的总功为：WWFWGWfWNFLmgLsin mgLcos 解法二：物体受到的合力为：F合Fmgsin FfFmgsin mgcos 所以合力做的功为：WF合LFLmgLsin mgLcos .,当堂达标检测,解析 功是标量，正负表示的是外力对物体做功还是物体克服外力做功，A错误，B正确； 力对物体做正功还是做负功取决于力和位移的方向关系，故C正确； 有力作用在物体上，物体在力的方向上移动了距离，力对物体做的功总是在某过程中完成的，所以功是一个过程量，故D正确.,1.(对功的理解)(多选)下列说法中正确的是 A.功是矢量，正负表示其方向 B.功是标量，正负表示的是外力对物体做功还是物体克服外力做功 C.力对物体做正功还是做负功取决于力和位移的方向关系 D.力对物体做的功总是在某过程中完成的，所以功是一个过程量,1,2,3,4,解析,答案,2.(正负功的判断)如图10所示，重物P放在一长木板OA上，将长木板绕O端转过一个小角度的过程中，重物P相对于木板始终保持静止，关于木板对重物P的摩擦力和支持力做功的情况是 A.摩擦力对重物做正功 B.摩擦力对重物做负功 C.支持力对重物不做功 D.支持力对重物做正功,解析,答案,解析 重物受到的摩擦力方向始终与速度方向垂直，故不做功，支持力方向始终与速度方向相同，故做正功.,图10,1,2,3,4,3.(功的计算)用水平恒力F作用于质量为m的物体上，使之在光滑的水平面上沿力的方向移动距离l，恒力F做功为W1；再用该恒力作用在质量为2m的物体上，使之在粗糙的水平面上沿力的方向移动同样的距离l，恒力F做功为W2，则两次恒力做功的关系是 A.W1W2 B.W1W2 C.W1W2 D.无法判断,答案,解析,解析 物体沿力的方向运动，恒力做功就是指力F做的功，根据WFlcos ，两次做功中的F、l、均相同，所以两次F做功相同，即W1W2.,1,2,3,4,4.(总功的计算)如图11所示，质量m50 kg的滑雪运动员从高度h30 m的坡顶由静止下滑，斜坡的倾角37，滑雪板与雪面之间的动摩擦因数0.1.则运动员滑至坡底的过程中：(g取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.