多彩课堂高中物理 7.17.2《追寻守恒量能量 功》课件 新人教版必修2.ppt

第七章 机械能守恒律 第1 2节 追寻守恒量 能量功 1 初步领会能量转化 变中有恒的思想 2 了解势能 动能的概念 3 领会寻找守恒量是科学研究的重要思想方法 4 会分析生活中有关机械能转化的问题 5 理解功的概念 知道做功的两个要素 6 明确功是标量 知道w flcos 的适用范围 会用功的公式进行计算 7 理解正功 负功的概念 会根据公式计算多个力的总功 8 初步理解化变力为恒力 处理变力做功的思想方法 首先通过伽利略斜面实验引出能量的概念 接着根据能量会有很多不同的形式 引出动能和势能的概念 并总结不同形式能量之间是可以相互转化及能量是守恒的 提出问题 能量之间是通过什么方式相互转化 得出做功的概念 并分析正功 负功的意义及讨论怎么计算做功的问题 在初中就接触过做功这一概念 我们只要举生活中常见的几个例子 就可以总结出做功的定义式w flcos 利用力与位移之间角度的变化得到正功和负功的概念 对物体做功 然后观察物体运动状态的变化 总结出对物体做正功和负功的意义 利用图像法 微元法 平均法 代替法可以解决各种力的做功问题 能量无处不在 形式多种多样 有某一量是守恒的 这个量叫做能量 小球好像 记得 自己原来的高度 肯定是与高度有关的某个量守恒的 势能 相互作用的物体凭借其位置而具有的能量 一 能量 重力势能 物体由于被举高而具有的能量 弹性势能 发生弹性形变的物体具有的能量 动能 物体由于运动而具有的能量 能量是一个状态量 是描述物体运动状态的一个物理量 分析伽利略理想斜面实验 斜面均光滑 逐渐减小 逐渐增大 逐渐增大 逐渐减小 能量是守恒的 不管经历什么变化或转化 总能量是不变的 第一类永动机不可能制成 单摆中的能量转化 二 功 货物在起重机作用下重力势能增加了 列车在机车的牵引下动能增加了 握力器在手的压力下弹性势能增加了 结论 功是能量转化的量度 1 定义 物体受到力的作用 并沿力的方向发生一段位移 则该力对物体做了功 1 必须有力作用在物体上 2 力对物体做功的条件 2 物体在力的方向上发生了位移 1 当力与位移同向时 w fl 推导功的计算公式 2 当力与位移成一定角度时 w2 f2 0 0 w1 f1 l flcos w flcos w w1 w2 若将位移l分解 结果如何 l1 lcos l2 lsin w1 fl1 flcos w2 0 w flcos w w1 w2 力对物体所做的功 等于力的大小 位移的大小 力和位移的夹角的余弦三者的乘积 w flcos 3 功的计算公式 4 在国际单位制中 功的单位是焦耳 符号是j 1 f是作用在物体上的某个力 如g fn f阻等 但必为恒力2 l是该物体发生的位移3 是f和l的夹角 0 180 4 力对物体做的功只与f l 三者有关 与物体的运动状态等因素无关 正功的含义 该力为物体前进的动力 使物体的能量增加 2 当 90 时 w 0 力对物体不做功 w flcos 负功的含义 该力成为物体前进的阻力 使物体能量减少 功的正负号只是表示力做功的效果 既不表示做功大小也不表示做功方向 功是标量 例如 一个力对物体做了 6j的功 可以说成物体克服这个力做了6j的功 一个力对物体做负功 往往说成物体克服这个力做功 a b c a w1 w2b w1 w2c w1 w2d 不能确定 1 一个人先后用同样大小的力沿水平方向拉木箱 使木箱分别在光滑和粗糙两种不同的水平地面上前进相同的距离 拉力f做的功分别为w1和w2 则w1和w2的关系是 a 2 质量为m的物体沿倾角为 的斜面匀速滑下 在通过位移l的过程中 a 重力对物体做功mglb 重力对物体做功mglsin c 支持力对物体做功mglcos d 摩擦力对物体做功mglsin b 3 如图所示 质量为m的木块放在倾角为 的斜面上与斜面一起水平向左匀速运动 则木块 a 对斜面的压力大小为mgcos b 所受的支持力对木块不做功c 所受的摩擦力对木块做负功d 所受的摩擦力方向可能沿斜面向下 ac ad 当物体在几个力的共同作用下 几个力对物体所做的总功的计算 求出各个力所做的功 则总功等于各个力所做功的代数和 求出各个力的合力 则总功等于合力所做的功 为合力与位移方向的夹角 例1 如图所示 在倾角 37 的斜面上 质量m 10kg的物体在平行斜面向上的拉力f 120n作用下 沿斜面上滑距离l 2m 已知物体与斜面间动摩擦因数 0 5 1 计算各力对物体做的功 2 计算物体所受各力所做的总功 取g 10m s2 三 变力做功的计算 1 微元法 分段法 把物体的运动过程分为若干个小段先求每小段上的功 再全部相加 用拉力拉着滑块沿半径为1m的水平圆轨道运动一周 已知物块的质量为10kg 物块与轨道间的动摩擦因数为0 5 g 10m s2 求此过程中摩擦力做了多少功 此种方法适合大小不变的摩擦力或空气阻力做功 2 平均力法 当力的方向不变 大小与位移成线性关系时 先求出整个过程力的平均值 再利用求变力f做的功 如图所示 轻弹簧一端与竖直墙壁连接 另一端与一质量为m的木块连接 放在光滑的水平面上 弹簧的劲度系数为k 弹簧处于自然状态 用水平力f缓慢拉物体 使物体前进l 求这一过程中拉力对物体做了多少功 3 图象法 变力做功中 可用f l图象所包围的面积表示力对物体做的功 如图中阴影部分的面积 定滑轮至滑块的高度为hm 已知人拉细绳的力f 恒定不变 滑块沿水平面由a点前进sm至b点 滑块在初 末位置时细绳与水平方向夹角分别为 和 求滑块由a点运动到b点过程中 绳的拉力t对滑块所做的功 4 化变为恒法 等效替换法 有时候表面看起来是变力做功 但是经过适当