河北省邯郸四中高一物理《功》导学案.doc

72 功新课导航一、功1一个物体受到力的作用，并在力的方向上发生了一段位移，物理学中就说这个力对物体做了功。如图所示，同学们一起讨论如下问题：在上述过程中，拉力f对滑块是否做了功？滑块所受的重力mg对滑块是否做了功？桌面对滑块的支持力n是否对滑块做了功？可见，做功的两个不可缺少的因素： 和 。2力的方向与位移的方向相同时功的计算：如果力的方向与位移的方向一致，功等于力的大小与位移大小的乘积，即 如果力的方向与位移的方向垂直，这个力作的功为零。3力的方向与物体运动方向成某一夹角时功的计算：如右图，作用在物体上的力的大小为f，方向与水平面的夹角为在力的作用下发生位移的大小为l，求这一过程中力f做功。同时思考这样一个问题：“为什么可以这样求功？”结论： 力对物体做的功，等于 、 、 夹角的余弦这三者的乘积。4对公式的理解(1)公式中的f是恒力，即公式仅适用于恒力做功的情况，不能直接用来求变力的功。(2)公式中的l是指力的作用点的位移，如果研究对象是一个可当成质点的物体时，l也就是物体的位移，公式中的角是指力的方向和位移方向的夹角，即代表力和位移的两个矢量的箭头所指方向间的夹角。 (3)功是标量，在国际单位制中，功的单位为焦耳，符号为j。1j等于 所做的功。 (4)由公式可以看出，某个力对物体所做的功只跟这个力、力的作用点的位移以及力与位移间的夹角有关，而跟物体是否还受到其他力的作用无关，跟物体的运动状态也无关。二、正功和负功由功的公式可知(1)当=/2时，w = ，这表示力f的方向跟位移的方向垂直时，力f .(2)当0/2时，w 0，这表示力f对物体做 功。(3)当/2时，w 0，这表示力f对物体 功。某一力对物体做了负功，往往说成物体克服这个力做了功。总结：力对物体做正功还是做负功，只与力和位移方向的夹角有关，与力的性质无关。从力对物体运动的作用上来讲，力做正功表示 。力做负功表示 。从能量变化上讲，正功的意义是：力对物体做正功时向物体提供能量，即受力物体获得了能量。负功的意义是：物体克服外力做功，向外输出能量（以消耗自身的能量为代价），即负功表示物体失去了能量。三、几个力的总功的计算计算几个力的总功，通常有以下两种不同的处理方法： (1)几个力的总功等于各个力所做功的代数和。若以 w1、w2、w3、wn，分别表示力f1、f2、f3、fn所做的功(含有正功、负功)则这些力所做的总功为w总= w1 +w2 +w3+wn(2)几个力的总功等于这几个力的合力的功，若以w合表示合力的功，则这些力所做的总功为w总=w合。精讲精练知识点1 功的计算例1 静止在光滑水平面上的物体质量为2.5 kg，在与水平方向成60角斜向上的力f作用下运动了10 s，已知f=10 n，求10 s内力f所做的功。（g=10 m/s2） 知识点2 总功的计算例2 如图所示，一个质量为m的木块，放在倾角为的斜面体上，当斜面与木块保持相对静止沿水平方向向右匀速移动距离s的过程中，作用在木块上的各个力分别做功多少？合力的功是多少？ .教材补充关于相互作用力的功 作用力和反作用力的功没有一定关系，因为根据做功的两个因素，虽然作用力和反作用力大小相等，但这两个力作用在发生相互作用的两个物体上，这两个物体在相同时间内运动的情况是由这两个物体所受的合力、物体的质量以及物体的初始条件这三个因素共同决定的。所以两个物体在相互作用力方向上的位移也没有必然联系，因此作用力和反作用力所做功的数值也没有一定的联系。上述情况可用下面的实例来分析。 如图所示，光滑水平面上有两辆小车甲和乙，小车上各固定一条形磁铁，两车分别靠着固定挡板放置。如此时两车都处于静止状态时，虽然两车之间存在着相互作用，但这对作用力和反作用力不做功，因为力的作用点无位移；如将甲在左侧的挡板撤去，并给车以一定的水平初速度使其向右运动，在甲车靠近乙车的过程中，甲对乙的作用力不做功，而乙对甲的作用力做负功；当甲车返回向左运动时，甲对乙的作用力仍然不做功，而乙对甲的作用力做正功；如将乙车右侧的挡板也撤去，则在甲车靠近乙车过程中，甲对乙的作用力做正功，而乙对甲的作用力仍做负功；当甲车返回向左运动时，两个力均做正功；若将两车相向运动，则在其相向运动过程中，两个力均做负功。 综上所述，一对作用力和反作用力，可以两个力均不做功；可以一个力做功，另一个力不做功；也可以一个力做正功，另一个力做负功；也可以两个力均做正功或均做负功课 内 训 练学海泛舟1下列关于做功的说法中正确的是 （ ）a凡是受力作用的物体，一定有力对物体做功b凡是发生了位移的物体，一定有力对物体做功c只要物体受力的同时又有位移发生，则一定有力对物体做功d只要物体受力，又在力的方向上发生位移，则力一定对物体做功2下列说法中正确的是（ ）a力对物体做正功还是做负功，取决于力和位移的方向关系b力做功总是在某过程中完成的，所以功是一个过程量c功是矢量，正、负表示方向d功是标量，正、负表示外力对物体做功，还是物体克服外力做功3.用轻绳系着质量为m的小球并使其以加速度a匀加速上升h，这过程中轻绳对小球所做的功为（ ）amgh bm（a-g）hcmahdm（a+g）h4大小相等的水平拉力分别作用于原来静止的、质量分别为m1、m2的物体a和b上，使a沿光滑水平面移动了位移s，使b沿粗糙水平面运动了同样的位移，则拉力f对a、b做的功w1和w2相比较（ ）aw1w2bw1w2cw1=w2d.无法比较5一个力对运动物体做了负功，则说明（ ）a这个力一定阻碍物体的运动b这个力与物体运动方向的夹角90c这个力与物体运动方向的夹角可能为90d这个物体一定做减速运动6一物体在相互垂直的两个共点力f1、f2作用下运动，运动过程中f1对物体做功3 j，f2对物体做功4 j，则f1与f2的合力对物体做功（ ）a1 j b5 jc7 j d无法计算7如图所示，在长为l的细线下挂一质量为m的小球，用水平恒力f拉小球直到细线偏离竖直方向60角，求该过程中f所做的功和重力所做的功。课 外 探 究1关于摩擦力对物体做功，以下说法中正确的是（ ）a滑动摩擦力总是做负功b滑动摩擦力可能做负功，也可能做正功c静摩擦力对物体一定做负功d静摩擦力对物体总是做正功2一个恒f作用在粗糙水平面上运动着的物体上，如果物体做减速运动，则（ ）af对物体一定做负功bf对物体可能做负功cf对物体一定做正功df对物体可能做正功3人以20 n的水平恒力推着小车在粗糙的水平面上前进了5.0 m，人放手后，小车还前进了2.0 m才停下来，则小车在运动过程中，人的推力所做的功为（ ）a100 j b140 jc60 j d无法确定4如图所示，小物块位于光滑的斜面上，斜面位于光滑的水平面上，从水平面上看，在小物块沿斜面下滑的过程中，斜面对小物块的作用力 ( )a垂直于接触面，做功为零b垂直于接触面，做功不为零c不垂直于接触面，做功为零d不垂直于接触面，做功不为零5磨杆长为r，在杆端施以与杆垂直且大小不变的力f，如图所示，求杆绕轴转动一周过程中力f所做的功。72 功精讲精练例1 思路分析 由功的计算公式进行求解。物体受力如右图示.根据牛顿第二定律得： 10 s内物体位移， 10 s内力f做的功 解得答案： 500 j 例2 思路分析 由平衡条件可得，物体受到斜面的弹力大小为，受到斜面的摩擦力为。由功的计算公式得： 合力做的功 （合力做的功 答案：重力对木块做的功为0，弹力对木块做的功为，摩擦力对木块做的功为，合力对木块做的功为0。点评：找恒力对物体做功时，只要找到力的大小、位移的大小、力与位移方向的夹角代入功的计算公式即可求出力对物体做的功。由上面的计算结果可以看出弹力做了负功，摩擦做了正功，因此认为弹力总是不做功，摩擦力总是做负功是错误的。课内训练1d2abd3d4c5ab 6c 7拉力和重力都是恒力，f方向的位移sf=lsin 60= lf的功wf=fsf=fl重力方向的位移sg=l（1-cos 60）=l重力做的功wg=-mgsg=-mgl.答案：fl -mgl课外探究1b 2bd3a4b5磨杆绕轴转动过程中，力的方向不断