江苏省海头高级中学高一物理下学期《第七章 追寻守恒量——能量》课件.ppt

第七章机械能守恒定律 第七章机械能守恒定律 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 重点难点 对正 负功概念的理解及做功的计算 一 能量1 能量 伽利略在斜面小球实验中 发现一个具有启发性的事实 无论斜面陡或缓 小球总会在斜面上的某点速度变为0 这点距斜面底端的竖直高度与它出发时的高度 在物理学中 我们把这一事实说成是 某个量是 的 并且把这个量叫做能量或能 相同 守恒 2 势能 相互作用的物体凭借其 而具有的能量 3 动能 物体由于 而具有的能量 注意 在伽利略的理想斜面实验中 小球的动能和势能相互转化 但二者的总量是保持不变的 位置 运动 二 功1 做功的两个必要因素 1 作用在物体上的力f 2 物体在力的方向上发生的位移l 2 功的计算 自主探究 图7 1 1 力f与位移l的方向夹角为 时 力f做的功 如图7 1 1所示 分力f1与位移同向 做功为 w1 f1l 分力f2与位移垂直 做功为 w2 力f做功为 w w1 w2 flcos 0 flcos 成功发现1 力对物体所做的功 等于力的大小 位移的大小 力与位移夹角的余弦这三者的乘积 即w 2 功的单位 国际单位制中 功的单位是 简称焦 符号是 flcos 焦耳 j 三 正功和负功1 设力f与位移l方向间的夹角为 则由功的公式w flcos 可得下表 不做功 正 负 克服 2 合力的功功是标量 当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 等于各个力分别对物体所做功的 也等于这几个力的 对这个物体所做的功 代数和 合力 1 功的决定因素做功具有两个必不可少的决定因素 做功的力 物体在力的方向上的位移 力对物体是否做了功 只与这两个因素有关 而与物体运动的快慢 运动的性质 接触面是否光滑 物体质量的大小等均无关系 2 公式w flcos 的理解 1 f表示力的大小 l表示力的作用点相对于地面位移的大小 当力的作用点的位移与物体的位移相同时 也常常说是物体相对于地面的位移大小 表示力和位移方向间的夹角 2 w f lcos 表达的意义是功等于沿力f方向的位移与力的乘积 w fcos l 表达的意义是功等于位移与沿位移方向的力的乘积 3 正功与负功及不做功的判定 1 根据力和位移 或速度 方向间的夹角判定 当f s 或v 夹角为锐角时 f为动力 做正功 f s 或v 夹角为钝角时 f为阻力 做负功 f s 或v 夹角为直角时 f不做功 此法多用于曲线运动中 2 看物体的速率是增大还是减小 若在某力作用下速率增大 此力做正功 反之做负功 特别提醒 1 公式w flcos 仅适用于恒力做功 2 功虽然有正负 但功是标量 它的正负既不表示方向 也不表示大小 只表示做功的效果 2012 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7 1 2所示 物体m相对斜面静止 则下列说法中不正确的是 图7 1 2 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 思路点拨 判断功的正负可以看力与位移方向的夹角 精讲精析 物体的受力及位移如图7 1 3所示 图7 1 3重力垂直位移 故它不做功 a错误 合力为零 合力不做功 b正确 摩擦力ff与l夹角 90 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 变式训练1 2012 湖北荆州中学高一期中 一个质量为m的物体在粗糙的水平面上运动 现给物体施加一个水平拉力f 下列哪些说法是正确的 a 如果物体做加速直线运动 f一定对物体做正功b 如果物体做减速直线运动 f一定对物体做负功c 如果物体做减速直线运动 f也可能对物体做正功d 如果物体做匀速直线运动 f一定对物体做正功 解析 选acd 在水平拉力f的作用下 物体在粗糙的水平面上做加速运动时 拉力f与物体发生的位移同向 因此 f一定对物体做正功 选项a正确 物体做减速直线运动时 拉力f也可能与物体发生的位移同向 即f也可能对物体做正功 故选项b错误 c正确 物体做匀速直线运动时 水平拉力f一定与物体发生的位移同向 即f一定对物体做正功 故选项d正确 计算几个力的总功 通常有以下两种不同的处理方法 1 先求物体所受的合外力 再根据公式w合 f合lcos 求合外力的功 2 先根据w flcos 求每个力做的功w1 w2 wn 再根据w合 w1 w2 wn 求合力的功 特别提醒 1 求功时对物体进行受力分析是基础性的环节 要区分某个力的功与合力的功 由两种方法计算出的总功是相等的 2 求总功时不遵守矢量运算法则 因功是标量 如图7 1 4所示 利用斜面从货车上提货 每包货物的质量m 20kg 斜面倾角 37 斜面的长度l 2m 货物与斜面间的动摩擦因数 0 2 求货物从斜面顶端滑到底端的过程中所受合外力做的功 取g 10m s2 图7 1 4 精讲精析 斜面上的货物受到重力g 斜面支持力fn和摩擦力ff共三个力的作用 如图7 1 5所示 图7 1 5 法一 先求出各个力所做的功 再求总功 重力g做的功为w1 mglsin37 20 10 2 0 6j 240j支持力fn对货物没有做功 w2 0摩擦力ff对货物做负功为w3 mgcos37 lcos180 0 2 20 10 0 8 2j 64j合外力做的总功为w w1 w2 w3 240 0 64 j 176j 法二 先求货物所受的合外力 再求合外力的功 合外力做的功为w f合l mgsin37 mgcos37 l 20 10 0 6 0 2 20 10 0 8 2j 176j 答案 176j 方法总结 求合力做功时方法的选择 1 若物体做匀变速直线运动 即合力是恒力 先求合力 f合 ma 再求功较简捷 2 如果已知物体所受的力之中有的不做功 有的做功且方便求得该力的功