2018-2019学年浙江高中物理第七章机械能守恒定律1追寻守恒量__能量2功课件新人教必修.pptx

1追寻守恒量 能量2功 第七章 内容索引 自主预习预习新知夯实基础 重点探究启迪思维探究重点 达标检测检测评价达标过关 自主预习 一 追寻守恒量 能量1 伽利略的理想斜面实验探究 如图1所示 1 过程 将小球由斜面A上某位置由释放 小球运动到斜面B上 2 现象 小球在斜面B上速度变为0 即到达最高点 时的高度与它出发时的高度 3 结论 这一事实说明某个量是守恒的 在物理学上我们把这个量叫做 或者 图1 静止 相同 能量 能 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 运动 位置 二 功1 功的定义 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 功的公式 W 其中F l 分别为 位移的大小 3 单位 国际单位制中 功的单位是 符号是 力的方向 Flcos 力的大小 力与位移方向的夹角 焦耳 J 三 正功和负功1 力对物体做正功和负功的条件由W Flcos 可知 1 当0 时 W0 力对物体做功 2 当 时 W0 力对物体做功 或称物体这个力做功 3 当 时 W 力对物体不做功 2 总功的计算几个力对一个物体做功的代数和 等于这几个力的对这个物体所做的功 正 负 克服 0 合力 答案 即学即用1 判断下列说法的正误 1 公式W Flcos 中的l是物体运动的路程 2 物体只要受力且运动 该力就一定做功 3 功有正负之分 所以功是矢量 4 一个力对物体做了负功 则说明这个力一定阻碍物体的运动 答案 2 如图2所示 静止在光滑水平面上的物体 在与水平方向成60 角斜向上的力F作用下运动10m 已知F 10N 则拉力F所做的功是 J 图2 50 重点探究 一 对功的理解 1 观察下图 分析图中的哪个人对物体做了功 导学探究 答案小川拉重物上升的过程 小川对重物做了功 其他三人都没有做功 答案 2 如图所示 物体在与水平方向夹角为 的力F的作用下前进了l 则力F对物体做的功如何表示 答案如图 把力F沿水平方向和竖直方向进行分解 物体在竖直方向上没有发生位移 竖直方向的分力没有对物体做功 水平方向的分力Fcos 所做的功为Flcos 所以力F对物体所做的功为Flcos 答案 对公式W Flcos 的理解 1 某一恒力F对物体做的功 只与F l 有关 与物体的运动状态及物体是否还受其他作用力等因素无关 2 功是标量 没有方向 但是有正负 3 公式W Flcos 适用于计算恒力做功 若是变力 此公式不再适用 知识深化 A 支持力做功为mglB 重力做功为mglC 拉力做功为Flcos D 滑动摩擦力做功为 mgl 答案 例1如图3所示 坐在雪橇上的人与雪橇的总质量为m 在与水平面成 角的恒定拉力F作用下 沿水平地面向右移动了一段距离l 已知雪橇与地面间的动摩擦因数为 则雪橇受到的 解析 图3 解析支持力和重力与位移垂直 不做功 A B错误 拉力和摩擦力做功分别为W1 Flcos W2 mg Fsin l C正确 D错误 二 正负功的判断 某物体在力F作用下水平向右运动的位移为l 拉力的方向分别如图甲 乙所示 分别求两种情况下拉力对物体做的功 答案 导学探究 1 正 负功的意义功是标量 只有正负 没有方向 功的正负不表示大小 只表示能量转移或转化的方向 即 动力对物体做正功 使物体获得能量 阻力对物体做负功 使物体失去能量 知识深化 2 判断力是否做功及做功正负的方法 1 根据力F的方向与位移l的方向间的夹角 常用于研究物体做直线运动的情形 2 根据力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 例2 2018 浙江省名校协作体高二上学期考试 如图4甲为爷孙俩站立在台阶式自动扶梯上匀速上楼 图乙为一男士站在履带 斜面 式自动扶梯上匀速上楼 下列关于人受到的力做功判断正确的是 图4 A 甲图中支持力对人做正功B 乙图中支持力对人做正功C 甲图中摩擦力对人做负功D 乙图中摩擦力对人做负功 答案 解析 解析题图甲中人的受力情况如图甲所示 人受重力 支持力 不受摩擦力 支持力与位移方向夹角小于90 故支持力做正功 A项正确 C项错误 题图乙中人受力情况如图乙所示 支持力与位移方向夹角为90 故支持力不做功 摩擦力与位移方向夹角为零度 故摩擦力做正功 B D错误 三 功的计算 1 功的公式W Flcos 只适用于计算恒力做功 其中l指相对地的位移 2 总功的计算当物体在多个力的共同作用下发生一段位移时 合力对物体所做的功等于各分力对物体做功的代数和 故计算合力的功有以下两种方法 先由W Flcos 计算各个力对物体所做的功W1 W2 W3 然后求所有力做功的代数和 即W合 W1 W2 W3 先由力的合成或根据牛顿第二定律求出合力F合 然后由W合 F合lcos 计算总功 此时 为F合的方向与l的方向间的夹角 注意 当在一个过程中 几个力作用的位移不相同时 只能用方法 1 例3如图5所示 一个质量为m 2kg的物体 受到与水平方向成37 角斜向上方的力F 10N作用 在水平地面上从静止开始向右移动的距离为l 2m 已知物体和地面间的动摩擦因数为0 3 g取10m s2 求外力对物体所做的总功 cos37 0 8 sin37 0 6 答案 图5 答案7 6J 解析 解析物体受到的摩擦力为 Ff FN mg Fsin37 0 3 2 10 10 0 6 N 4 2N解法1 先求各力的功 再求总功 拉力F对物体所做的功为 W1 Flcos37 10 2 0 8J 16J摩擦力Ff对物体所做的功为 W2 Fflcos180 4 2 2J 8 4J由于重力 支持力对物体不做功 故外力对物体所做的总功W等于W1和W2的代数和 即W W1 W2 7 6J 解法2 先求合力 再求总功 物体受到的合力为 F合 Fcos37 Ff 3 8N 所以W F合l 3 8 2J 7 6J 答案 针对训练如图6所示 平行于斜面向上的拉力F使质量为m的物体匀加速地沿着长为L 倾角为 的固定斜面的一端向上滑到另一端 物体与斜面间的动摩擦因数为 求作用在物体上的各力对物体所做的总功 解析 图6 答案FL mgLsin mgLcos 解析选物体为研究对象 其受力如图所示 解法一 拉力F对物体所做的功为 WF FL 重力mg对物体所做的功为 WG mgLcos 90 mgLsin 摩擦力对物体所做的功为 Wf FfLcos180 FfL mgLcos 弹力FN对物体所做的功为 WN FNLcos90 0 故各力的总功为 W WF WG Wf WN FL mgLsin mgLcos 解法二 物体受到的合力为 F合 F mgsin Ff F mgsin mgcos 所以合力做的功为 W F合L FL mgLsin mgLcos 四 摩擦力做功的特点及计算 无论是静摩擦力还是滑动摩擦力 都可以做正功 也可以做负功 或者不做功 如下面几个实例 1 如图7所示 在一与水平方向夹角为 的传送带上 有一袋水泥相对于传送带静止 当水泥随传送带一起匀速向下运动时 静摩擦力Ff对水泥做负功 当水泥随传送带一起匀速向上运动时 静摩擦力Ff对水泥做正功 图7 2 如图8所示 人和物体随圆盘一起做匀速圆周运动 人和物体受到的静摩擦力的方向始终与运动方向垂直 不做功 图8 3 如图9所示 汽车加速行驶时 若车上的货物相对车向后发生了滑动 则货物受到的滑动摩擦力Ff方向向前 与货物相对于地的位移方向相同 对货物做正功 图9 例4质量为M的木板放在光滑水平面上 如图10所示 一个质量为m的滑块以某一初速度沿木板表面从A点滑至B点 在木板上前进了l 同时木板前进了x 若滑块与木板间的动摩擦因数为 求摩擦力对滑块 对木板所做的功各为多少 答案 解析 图10 答案 mg l x mgx 解析由题图可知 木板的位移为lM x时 滑块的对地位移为lm l x m与M之间的滑动摩擦力Ff mg 由公式W Flcos 可得 摩擦力对滑块所做的功为Wm mglmcos180 mg l x 负号表示做负功 摩擦力对木板所做的功为WM mglM mgx 达标检测 1 对功的理解 下列说法中正确的是A 功是矢量 正负表示其方向B 功是标量 正负表示的是外力对物体做功还是物体克服外力做功C 功的大小仅是由力的大小和位移的大小决定的D 物体在很大的力作用下 通过很大的位移 做的功一定不为零 答案 1 2 3 4 5 2 正负功的判断 2018 嘉兴市第一中学高三上学期期末考试 载人飞行包是一种单人低空飞行装置 如图11所示 其发动机使用汽油作为燃料提供动力 可以垂直起降 也可以快速前进 若飞行包 包括人 在竖直匀速降落的过程中 空气阻力不可忽略 下列的说法正确的是 答案 图11 A 发动机对飞行包做正功B 飞行包的重力做负功C 空气阻力对飞行包做负功D 飞行包的合力做负功 1 2 3 4 5 3 摩擦力做功的特点 2017 镇海中学高一下学期期中考试 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 答案 解析 1 2 3 4 5 解析滑动摩擦力未必总做负功 如由静止放在水平运动的传送带上的物体 滑动摩擦力做正功 故选项A错误 滑动摩擦力也可以做负功 比如在地面上滑行的物体 故选项B正确 静摩擦力未必总做负功 比如随传送带一起加速的物体 静摩擦力对其做正功 故选项C错误 静摩擦力也可做负功 比如随传送带一起减速的物体 静摩擦力对其做负功 故选项D错误 1 2 3 4 5 4 功的计算 用水平恒力F作用于质量为m的物体上 使之在光滑的水平面上沿力的方向移动距离l 恒力F做功为W1 再用该恒力作用在质量为2m的物体上 使之在粗糙的水平面上沿力的方向移动同样的距离l 恒力F做功为W2 则两次恒力做功的关系是A W1 W2B W1 W2C W1 W2D 无法判断 答案 解析 解析物体沿力的方向运动 恒力做功就是指力F做的功 根据W Flcos 两次做功过程中F l 均相同 所以两次F做功相同 即W1 W2 1 2 3 4 5 5 总功的计算 如图12所示 质量m 50kg的滑雪运动员从高度h 30m的坡顶由静止下滑 斜坡的倾角 37 滑雪板与雪面之间的动摩擦因数 0 1 则运动员滑至坡底的过程中 g取10m s2 sin37 0 6 cos37 0