优化方案高中物理 第七章 机械能守恒定律 第一、二节 追寻守恒量能、功学案 新人教版必修2.docVIP

第一节追寻守恒量能量第二节功学习目标1.理解能量、势能、动能、功的概念及其物理意义，理解功是能量转化的量度，知道不同形式的能量之间可以相互转化2.知道正功、负功的概念，能利用功的一般公式进行计算3.理解总功的概念，会计算外力对物体所做的总功学生用书p57一、追寻守恒量(阅读教材p55p56)1能量：伽利略实验表明：小球在运动过程中，“有某一量是守恒的”，这个量就是能量2动能和势能(1)动能：物体由于运动而具有的能量(2)势能：相互作用的物体凭借其位置而具有的能量拓展延伸(解疑难)1能量是一个状态量，是描述物质(或系统)运动状态的一个物理量2自然界中物质的运动是多种多样的，相对于各种不同的运动形式有各种不同形式的能量3各种不同形式的能量可以相互转化，并且在转化过程中，能量的总量是守恒的在伽利略理想斜面实验中，小球的动能和势能可以相互转化1.在伽利略的斜面实验中，如果空气阻力和摩擦阻力不能忽略不计，则下列说法正确的是()a动能和势能之和仍然守恒b动能和势能之和将增大c动能和势能之和将逐渐减小，但总能量还是守恒的d以上说法均不正确提示：c二、功(阅读教材p57p58)1定义：一个物体受到力的作用，并在力的方向上发生了一段位移，这个力就对物体做了功2公式：wflcos_，其中f、l、分别为力的大小、位移的大小和力与位移方向的夹角3单位：焦耳，简称焦，符号是 j.拓展延伸(解疑难)1式中f一定是恒力若是变力，中学阶段一般不用上式求功式中的l是力的作用点的位移，也是物体对地的位移2做功的两个必要因素：力和物体在力的方向上发生的位移两个因素对于功而言缺一不可，因为有力不一定有位移，有位移也不一定有力并且位移是在力的方向上的位移，力是在位移方向上的力，力才能做功如物体在光滑水平面上运动，重力和弹力的方向与位移的方向垂直，这两个力并不做功3力对物体做功与一段运动过程相联系，功是描述力对空间累积效果的物理量，是过程量2.(1)物体做自由落体运动时，重力对物体一定做功()(2)行星围绕太阳在圆轨道上运行时，引力对行星一定做功()(3)汽车沿斜坡向上加速行驶时，牵引力对汽车一定做功()提示：(1)(2)(3)三、正功和负功(阅读教材p58p59)1功的正负由功的公式wflcos 知，当取不同值时，可得下列几种情况：(1)当时，w0，力f不做功(2)当00，力f对物体做正功(3)当时，w90，故摩擦力做负功，c正确；支持力fn与位移l的夹角90，故支持力做正功，d正确故符合题意的选项为a.答案a一人乘电梯从1楼到20楼，在此过程中经历了先加速、后匀速、再减速的运动过程，则电梯支持力对人做功情况是()a加速时做正功，匀速时不做功，减速时做负功b加速时做正功，匀速和减速时做负功c加速和匀速时做正功，减速时做负功d始终做正功解析要判断功的正负，可根据公式wflcos 中力和位移的夹角来判断在加速、匀速、减速的过程中，支持力与人的位移方向始终相同，所以支持力始终对人做正功答案d如图所示，在加速向左运动的车厢中，一人用力向左推车厢(人与车厢始终保持相对静止)，则下列说法正确的是()a人对车厢做正功b车厢对人做负功c人对车厢做负功d车厢对人做正功解析先确定人对车厢的作用力方向和力的作用点的位移方向，这里人对车厢除有手对车厢的推力f1外，还有个容易被疏忽的力：脚对车厢地板的静摩擦力f2，受力分析如图所示其中f1做正功，f2做负功由于f1和f2大小未知，因此这两个力的总功正负难以确定于是将研究对象转换为受力情况较简单的人，在水平方向人受到车厢壁向右的力f1和车厢地板对人向左的静摩擦力f2，这两个力的合力使人产生向左加速运动的加速度，合力是动力，对人做正功，表示车厢对人做正功，由牛顿第三定律知，人对车厢的作用力向右，是阻力，所以人对车厢做负功，故c、d正确答案cd恒力做功的分析与计算学生用书p58 1恒力做功的求法一个恒力f对物体做功wflcos 有两种处理方法：(1)w等于力f乘以物体在力f方向上的分位移lcos ，即物体的位移分解为沿f方向上和垂直于f方向上的两个分位移l1和l2，则f做的功wfl1flcos .(2)w等于力f在位移l方向上的分力fcos 乘以物体的位移l，即将力f分解为沿l方向上和垂直于l方向上的两个分力f1和f2，则f做的功wf1lfcos l.2计算恒力做功的基本步骤(1)找出该力的大小(2)找出物体相对于地面的位移(3)找出该力与位移间的夹角(4)代入功的公式wflcos .(自选例题，启迪思维)如图所示，用一个与水平方向成37、大小为60 n的力f拉着雪橇沿水平地面从静止开始以a0.5 m/s2的加速度做匀加速直线运动，已知雪橇的质量为20 kg，求2 s内雪橇上各力做的功分别是多少？合力做的功是多少？ 思路探究解析2 s内雪橇的位移lat21 m.对雪橇受力分析知其受重力、支持力、拉力和摩擦力重力和支持力做功为零拉力f做功wfflcos 6010.8 j48 j雪橇所受合力为f合ma200.5 n10 n合外力对雪橇做的功w合f合l101 j10 j摩擦力做的功wffw合 wf10 j48 j38 j.答案重力和支持力做功为零拉力做功48 j摩擦力做功38 j合力做功10 j如图所示，木块a放在木板b的左上端，用恒力f将a拉至b的右端第一次将b固定在地面上，f做的功为w1；第二次让b可以在光滑的地面上自由滑动，f做的功为w2.比较两次做功，应有()aw1w2 d无法比较解析木板不固定时，木块相对于地面的位移要比固定时长，而恒力f相同，由功的计算公式wflcos 得知，w1w2 bw1w2cw14wf1，wf22wf1bwf24wf1，wf22wf1cwf24wf1，wf22wf1dwf24wf1，wf2.根据功的计算公式wfl，可知wf1wf2，wf1wf2，故选项c正确，选项a、b、d错误二、非选择题11.如图所示，水平地面上的物体质量为2 kg，在方向与水平面成37角、大小为10 n的拉力f作用下移动2 m，已知物体与水平地面间的动摩擦因数为0.2.在这一过程中，物体受到的各力所做的功分别为多少？合力所做的功为多少？(g取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)解析：物体受重力、支持力、拉力、摩擦力四个力的作用，受力分析如图所示，其中，重力和支持力与运动方向垂直，不做功，拉力做正功，摩擦力做负功拉力f对物体做的功为wfflcos 371020.8 j16 j摩擦力对物体做的功为wfffflcos 180(mgfsin 37)l0.2(210100.6)2 j5.6 j重力和支持力做的功分别为wg0，wfn0合力做的功为w合wgwfnwfwff0016 j5.6 j10.4 j.答案：wg0wfn0wf16 jwff5.6 jw合10.4 j12.如图所示，升降机内斜面的倾角30，质量为2 kg的物体置于斜面上始终不发生相对滑动，在升降机以5 m/s的速度匀速上升4 s过程中(g取10 m/s2)，求：(1)斜面对物体的支持力所做的功；(2)斜面对物体的摩擦力所做的功；(3)物体重力所做的功；(4)合外力对物体所做的功解析：物体处于升降机内随升降机一起匀速运动过程中，物体处于受力平衡状态，物体受到的所有的力都要做功，因此先由平衡状态求出ff、fn，由位移公式求出x，然后由功的公式求各力所做的功受力分析如图所示由平衡条件得ffcos fnsin 0，ffsin fncos g0，代入数据得ff10 n，fn10 n.由功的公式得：(1)斜面对物体支持力所做的功wfnfnxcos fnvtcos 105