2012高中物理 1.1 机械功学案 鲁科版必修2

用心 爱心 专心1 1 1 1 1 机械功机械功 学案学案 学习目标学习目标 1 理解功的概念 知道力和物体在力的方向上发生位移是做功的两个不可缺少的因素 2 理解正功 负功的概念 知道在什么情况下力做正功或负功 3 知道合外力所做的总功等于各个力所做的功的代数和 学习重点学习重点 1 物体在力的方向上的位移与物体运动方向的位移 2 2 使学生掌握功的计算式 知识要点知识要点 1 功的定义式W Fscos 它是计算功的基本公式 仅适用于恒力做功的计算 式中 s是指以地面为参考系的位移 是力F与位移s的夹角 当 2 时 W 0 这时F与s垂直 力F不做功 当 2 时 W 0 力F做正功 F起动力作用 当 2 时 W 0 力F做负功 F起阻力作用 2 一个力对物体做负功 也可以说成物体克服这个力做功 竖直向上抛出的球 在上 升过程中 重力对球做了 6J 的功 也可以说成物体克服重力做功 6J 3 功是标量 没有方向 但有正负 当物体在几个力作用下发生一段位移s时 这几 个力对物体所做的总功 等于代数和 也等于 所做的功 4 如果一个物体在变力作用下运动 可以用微元法来计算变力所做的功 先把轨迹分 成 小段 每小段都足够小 可认为是直线 而且物体通过每小段的 足 够短 在这样短的时间里 力的变化 可以认为是恒定的 对每小段可以用公式 W Fscos 计算 最后把物体通过各个小段所做的功加在一起 就是变力在整个过程中所 做的功 典型例题典型例题 例例 1 1 如图所示 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 mg N f F mg N f L 用心 爱心 专心2 解析解析先作出示意图 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 0 2 cos mgLWG cossin 2 cos mgLNLWN cossin cos mgLfLWf 拓展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 例例 2 2 如图所示 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 解析解析由于斜面光滑 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 由图可知 此力对小物体是做功的 本正确选为 B 拓展拓展公式W F scos 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 例例 3 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 3s 内拉力做的功 解析解析设挂住物体的绳子中的拉力为大小F1 则F1 mg ma 物体在开始运动后三秒内上升的位移为s at2 2 N 用心 爱心 专心3 拉力的功为W Fscos0 代入数据得W 1080J 拓展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 反思反思 收收 获获 疑疑 问问 达标训练达标训练 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 0 104J B 1 0 104J C 1 7 104J 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 A 200J 用心 爱心 专心4 B 10000J C 25J D 无法确定 4 关于功的正负 下列叙述中正确的是 A 正功表示功的方向与物体运动方向相同 负功为相反 B 正功表示功大于零 负功表示功小于零 C 正功表示力和位移两者之间夹角小于 90 负功表示力和位移两者之间夹角大于 90 D 正功表示做功的力为动力 负功表示做功的力为阻力 5 以初速度 0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 f 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 A 0 B fh C 2mgh D 2fh 6 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 7 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 8 如图 用绳子系一小球 使它在水平面内做匀速圆周运动 则 A 重力对球做功 绳子的张力对球不做功 B 重力对球不做功 绳子的张力对球做功 用心 爱心 专心5 C 重力和绳子的张力对球都不做功 D 重力和绳子对球都做功 9 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 为 10 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 sin37 0 8 不计 滑轮质量及绳与滑轮间的摩擦 求绳的拉力对