高中物理 第七章 机械能守恒定律 第一、二节 追寻守恒量能、功课件 新人教版必修2.ppt

第七章机械能守恒定律 第一节追寻守恒量 能量第二节功 第七章机械能守恒定律 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 第七章机械能守恒定律 一 追寻守恒量 阅读教材p55 p56 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 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 能量 运动 位置 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 c 二 功 阅读教材p57 p58 1 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 公式 w 其中f l 分别为 位移的大小和力与位移方向的夹角 3 单位 简称 符号是 力的方向 flcos 力的大小 焦耳 焦 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 2 总功当一个物体在几个力的共同作用下发生一段位移时 这几个力对物体所做的总功等于 1 各个分力分别对物体所做功的 2 几个力的 对物体所做的功 0 正 负 代数和 合力 拓展延伸 解疑难 1 功是标量 功的正负既不表示方向 也不表示大小 从动力学角度来看 正 负功只表示是动力做功还是阻力做功 从能量角度来看 做正功是向物体提供能量 做负功是物体向外输出能量 2 比较功的大小 只看功数值的绝对值 3 1 力f1做功10j 力f2做功 20j 则f1比f2做功多 2 作用在同一物体上的两个力 一个做正功一个做负功 则二力一定反向 3 功有正负 说明功是矢量 因此总功是所有外力做功的矢量和 判断力是否做功及做功正负的方法 1 看力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 看力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 对做功情况的判断 自选例题 启迪思维 1 2015 惠安高一检测 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s 如图所示 物体相对斜面静止 则下列说法中不正确的是 a 重力对物体做正功b 合力对物体做功为零c 摩擦力对物体做负功d 支持力对物体做正功 a 思路探究 1 物体相对斜面静止 对地的位移是 2 重力与物体的位移的夹角为 物体受的合力是 3 摩擦力的方向是 与位移的夹角为 4 支持力的方向是 与位移的夹角为 2 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w flcos 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 d 3 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 cd 1 恒力做功的求法一个恒力f对物体做功w flcos 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w fl1 flcos 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w f1l fcos l 恒力做功的分析与计算 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w flcos 自选例题 启迪思维 1 如图所示 用一个与水平方向成 37 大小为60n的力f拉着雪橇沿水平地面从静止开始以a 0 5m s2的加速度做匀加速直线运动 已知雪橇的质量为20kg 求2s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 答案 重力和支持力做功为零拉力做功48j摩擦力做功 38j合力做功10j 2 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 a w1w2d 无法比较 a 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w flcos 得知 w1 w2 故选项a正确 规律总结 计算恒力做功要注意的三个问题 1 某力对物体做功只跟这个力在这个力的方向上的位移以及力与位移间的夹角有关 跟物体是否还受其他力的作用无关 2 力f与位移l必须具有同时性 即l必须是力f作用过程中的位移 3 计算功时一定要明确在哪段位移过程中对哪个物体做的功 典型问题 摩擦力做功问题1 摩擦力做功情况的分析 1 静止的物体受到滑动摩擦力或静摩擦力时 摩擦力对该物体不做功 2 运动的物体受到滑动摩擦力或静摩擦力时 若摩擦力的方向与运动方向相反 则摩擦力做负功 该摩擦力就是阻力 若摩擦力的方向与运动方向相同 则摩擦力做正功 该摩擦力就是动力 总之 摩擦力既可能做负功 也可能做正功 还可能不做功 2 一对相互作用的静摩擦力做功的代数和为零 而一对相互作用的滑动摩擦力做功的代数和不为零 范例 质量为m的木板放在光滑的水平面上 一个质量为m的滑块 可视为质点 以某一速度沿木板上表面从木板的左端滑至右端时 两者恰好达到同样的速度而相对静止 已知木板长为l 滑块与木板间的动摩擦因数为 在这一过程中 木板沿水平面前进了距离l 求 1 摩擦力对滑块所做的功 2 摩擦力对木板所做的功 3 这一对摩擦力做功的代数和为多大 思路分析 滑块冲上木