高一年级物理学科《功》问题导学案.doc

2010年高一年级物理学科功问题导学案高一年级物理学科“问题导学案”【课题】：功 【课型】问题生成解决拓展课【学习目标】1、初步认识做功和能量变化的关系。2、理解功的概念和做功的两个要素。3、明确功是标量，知道WFlcosa的适用范围，会用功的公式进行计算。4、理解正功、负功的概念，会根据公式计算多个力的总功。5、初步理解化变力为恒力、处理变力做功的思想方法。【重点】功的概念和计算公式，正、负功的含义。【难点】功是标量，而力、位移是矢量的理解【自主导学】如何判断力对物是否做了功？1、定义：一个物体受到_的作用，如果在_的方向上发生一段_，这个力就对物体做了_ .2、做功不可缺少的两个因素： _、功的公式：_ .理解:（1）只能用于求恒力的功.如果力是变力，无论力的大小变化，还是力的方向变化，都不能直接用WFlcosa求功.（2）位移s：同一个力做功的数值与参照系的选取有关，这叫做功的相对性。通常不说明参考系时，应认为是对地位移。且是力的作用点的位移。（3）力F对物体做功的多少决定于三个因素：力的大小、位移的大小、力和位移的夹角，跟物体做什么运动（匀速运动或变速运动）无关，也跟物体同时受到的其他力无关.（4）功是过程量，求功时一定要明确要求的是哪一个力在哪一段位移（过程）上做的功.4、功的单位：_，符号是_ .5、功是_（矢、标）量。但有正负。6、正功和负功根据WFlcosa可知：（1）当_a_时，W0.即当力F跟位移s的夹角为_（锐、钝）角时，力F对物体做正功，这时力F是_（动、阻）力，所以，_（动、阻）力对物体做正功. （2）当a_时，W0.即当力F和位移s _时，力F对物体不做功.这种情况，物体在力F的方向上没有发生位移.（3）当_a _时，W0.即当力F跟位移s的夹角为_（锐、钝）角时，力F对物体做负功，这时力F是_（动、阻）力，所以，_（动、阻）力对物体做负功.一个力对物体做负功，又常说成物体_这个力做功（取绝对值）.理解：功的正、负不表示方向，也不表示功的大小。比较功的大小时，要看功的绝对值，绝对值大的做功多，绝对值小的做功少.功的正、负仅仅表示是动力对物体做功，还是阻力对物体做功+5J、-6J谁更大？7、求总功的方法方法一：是根据功的公式WFlcosa，其中F为物体所受的合外力；适用条件：几个力为恒力；且这几个力是同时作用于同一物体。方法二：是先求各力对物体所做的功W1，W2Wn，再求各力所做功的代数和，即WW1W2Wn，注意代入时要代入功的正、负号. 适用条件：几个力为恒力；且这几个力是可以同时出现，也可以不同时出现。问题思考起重机将质量为100 kg的重物竖直向上移动了2，下列三种情况下，做功的力各有哪几个?每个力做了多少功?是正功还是负功?（不计阻力，=9.8/s2） （1）匀加速提高，加速度a1=0.2/s2； （2）匀速提高；（3）匀减速下降，加速度大小a2=0.2/s2.例题解析例1 水平面上有一倾角为的斜面，质量为m的物体静止在斜面上，现用水平力F推动斜面，使物体和斜面一起匀速向前移动距离l，求物体所受各力做的功各是多少？拓展 这三个力对物体做的总功WG+WN+Wf=0，也可以先求三个力的合力，再求总功，匀速运动时，F合=0，所以W总=0例2小物体m位于光滑的斜面M上，斜面位于光滑的水平地面上，从地面上看，在小物体沿斜面下滑的过程中，斜面对小物体的作用力( )A、垂直于接触面，做功为零 B、垂直于接触面，做功不为零 C、不垂直于接触面，做功为零 D、不垂直于接触面，做功不为零拓展 公式W=Flcos中“位移”是指对地位移。斜面是静止时，小物体的对地位移方向平行于斜面，垂直于支持力，所以支持力不做功。题中指明“斜面位于光滑的水平面上”，隐含条件是：“当小物体在斜面上下滑时，斜面将后退”，小物体参与两种运动，一是相对于斜面的滑动，二是跟随斜面向右的运动，使得小物体的对地位移与支持力的方向不垂直。斜面在运动，这一因素并不影响斜面的支持力始终与斜面垂直，但影响支持力是否做功。例3 动滑轮是一种简单机械，如图所示，滑轮和绳子的质量不计，用力开始提升原来静止的质量为10kg的物体，以2m/s2的加速度匀加速上升，求开始运动后3秒内拉力做的功. 拓展 利用简单机械来做功时，可以抓住简单机械省力但不能省功的特点。动滑轮是一种简单机械，拉力F做的功等于挂住物体的绳子对物体做的功，就可以解决本题所要求的问题。【夯实基础】下面的四个实例中，叙述错误的是（ ）A.叉车举起货物，叉车做了功B.燃烧的气体使火箭起飞，燃烧的气体做了功C.起重机挂着货物，沿水平方向匀速移动，起重机对货物做了功D.马拉动圆木，马做了功.水平路面上有一个重500 N的小车，在100 N的水平拉力作用下，匀速向前移动了5 m，则在这一过程中（ ）A.车受到的阻力为600 N B.车受到的阻力为500 NC.拉力对车做功是500 J D.重力对车做功为2500 J3.关于两物体间的作用力和反作用力的做功情况是（ ）A作用力做功，反作用力一定做功。 B作用力做正功，反作用力一 定做负功。C作用力和反作用力可能都做负功。 D作用力和反作用力做的功一定大小相等，且两者代数和为零。4.质量为M的物体从高处由静止下落，若不计空气阻力，在第2S内和第3S内重力做的功之比（ ）A 2：3 B 1：1 C 1：3 D 3：55.大小相等的水平拉力分别作用于原来静止质量分别为M1和M2的物体上，使A沿光滑水平面运动了L，使B沿粗糙水平面运动了相同的位移，则拉力F对AB做的功W1和W2相比较（ ）A1 W1W2 B W1W2 C W1=W2 D 无法比较【知能提升】1、关于功的概念，以下说法正确的是( )A.力是矢量，位移是矢量，所以功也是矢量； B.功有正、负之分，所以功也有方向性；C.若某一个力对物体不做功，说明该物体一定没有位移；D.一个力对物体做的功等于这个力的大小、物体位移大小及力和位移间夹角的余弦三者的乘积。2、用400N的力在水平地面上拉车行走50m，拉力与车前进的方向成30角。那么，拉力对车做的功是( )A.2.0104J B.1.0104J C.1.7104J D.以上均不对3、运动员用2000N的力把质量为0.5kg的球踢出50m，则运动员对球所做的功是( )A200J B.10000J C.25J D.无法确定4、以初速度v0竖直向上抛出一个质量为m的小球，上升最大高度是h如果空气阻力Ff的大小恒定，则从抛出到落回出发点的整个过程中，空气阻力对小球做的功为( )A0 BFf h C-2mgh D-2 Ff h5、两个互相垂直的力F1和F2作用在同一物体上，使物体运动，如图5-2-5所示，物体通过一段位移时，力F1对物体做功4J，力F2对物体做功3J，则力F1和F2的合力对物体做功为( )A、7J B、2J C、5J D、3.5J【出类拔萃】1、如图所示，物体质量为2kg，光滑的定滑轮质量不计，滑轮两侧保持绳竖直，若拉着绳使物体上升2m，则拉力做功为 J；若竖直向上拉力为50N，使物体上升2m ，拉力做功 J，重力对物体做功 J。2、下列说法正确的是( )A、有力有位移，该力一定做功B、有加速度的物体一定有力对它做功C、静摩擦力一定不做功，滑动摩擦力一定做负功D、静摩擦力和滑动摩擦力都可能做正功3、关于作用力和反作用力做功的关系，下列说法正确的是( )A、当作用力做正功时，反作用力一定做负功B、当作用力不做功时，反作用力也不做功C、作用力和反作用力所做的功大小一定相等，一正一负D、作用力做正功时，反作用力也可以做正功4、某人利用如图所示的装置，用100N的恒力F作用于不计质量的细绳的一端，将物体从水平面上的A点移到B点。已知1=30,2=37，h=1.5m，不计滑轮质量及绳与滑轮间的摩擦，求绳的拉力对物体所做的功？ 5、如图，小球在大小不变的拉力F的作用下，在水平槽内做圆周运动。如果圆半径为R，拉力F的方向恒与小球瞬时速度方向一致，则在小球运动一周过程中，拉力F所做的功多大？参考答案【问题思考】（1）拉力和重力；W拉=2103J，W= -1.96103 J；拉力做正功，重力做负功（2）拉力和重力；均等于1.96103 J；拉力做正功，重力做负功（3）拉力和重力；拉力做功-2103 J；重力做功1.96103 J；拉力做负功，重力做正功例1 解析 先作出示意图，再对斜面上的物体受力分析：重力mg，弹力N=mgcos，静摩擦力f=mgsin，它们都是恒力。WG=mglcos/2=0, WN=Nlcos(/2-)=mglsincosWf=flcos(-)=- mglsincos例2解析 由于斜面光滑，所以斜面对物体只有支持力作用，支持力属于弹力，其方向总是垂直于接触面指向被支持的物体，所以此时斜面对小物体的作用力应垂直于接触面；讨论斜面对小物体的作用力是否做功，关键是看小物体是否在此力的方向上发生位移，为此有必要定性画出经过一段时间后小物体发生的对地位移，由于斜面放在光滑的地面上，小物体在斜面上下滑时，斜面将后退，由