物理人教一轮课件第七章第三节电容器与电容带电粒子在电场中的运动.ppt

教材必修2部分第七章机械能守恒定律,第1节追寻守恒量能量第2节功,教师备课参考,|核心素养养成目标|,物理观念1.初步了解做功与能量变化的关系2.知道做功的两个要素,理解功的概念,正确应用功的公式计算3.知道功是标量,正确理解正功和负功的本质含义4.知道总功的两种计算方法,科学思维与科学研究1.通过推导功的公式,让学生体会由特殊到一般,再由一般到特殊的研究方法,培养学生的逻辑推理能力和科学论证能力2.通过求解分力做功、总功和变力做功等问题,让学生在熟练掌握公式的同时,初步接受“微元法”处理问题的思想情感态度与责任1.通过分析日常生活中的物理现象,让学生体会物理与生活、生产、科技的密切联系,激发学生的学习兴趣2.工作、学习都要讲效率,合作式学习可以培养学生善于发表见解的意识和与他人交流的愿望,|教学重难点|,教学重点掌握功的概念和功的计算公式教学难点1.理解功的公式的使用条件,体会处理变力做功的思想方法2.理解正功与负功的含义,|重难点突破方略|,功的概念【复习提问】先请同学回顾一下初中学过的功的概念,然后回答以下问题.问题1:功的概念是什么?学生:如果物体受到力的作用,并沿着力的方向移动一段距离,这个力就对物体做了功.问题2:做功的两个必要因素是什么?学生:(1)要有力的作用;(2)物体沿着力的方向通过一段距离.,问题3:根据功的概念,说明以下三个实例中是什么对什么做了功?(1)用手沿水平方向匀速推小车,小车在力的方向上移动一段位移;(2)起重机匀速吊起货物,货物在拉力的作用下升高了一段位移;(3)用力将木块沿斜面匀速拉上一段位移.学生:(1)可以说是手对小车做了功,实际上是手的推力对小车做了功.(2)是起重机的拉力对货物做了功.(3)是拉力对木块做了功.,【问题探究】如图所示,用水平拉力使滑块沿拉力方向在水平桌面上滑动一段位移,请联系功的概念,同学一起讨论并回答以下问题.最后教师总结.,问题1:在此过程中,拉力F对滑块是否做了功?若做了功,请计算功的大小.学生:拉力F对滑块做了功,功的大小W=Fs.问题2:滑块所受的重力mg对滑块是否做了功?若做了功,请计算功的大小.学生:重力mg对滑块没有做功.问题3:桌面对滑块的支持力FN是否对滑块做了功?若做了功,请计算功的大小.学生:支持力FN对滑块没有做功.教师:分析一个力是否对物体做功,关键是要看受力物体在这个力的方向上是否有位移.在物理学中,力和物体在力的方向上发生的位移,是做功的两个不可缺少的因素.如果一个物体受到力的作用,并且在力的方向上发生了位移,物理学中就说这个力对物体做了功.,【学习目标】1.了解功的概念及历史发展历程,知道功的实质是能量转化的量度.2.理解功的概念,会用功的公式计算功,知道功是标量,理解功的正负是由力和位移的方向夹角的余弦值决定,不表示方向.3.明白分力做功,总功和变力做功的求解方法,再一次体会微元法的处理方法.4.结合实际生活经验,尝试解释生活中的相关现象,体验物理和实际生活的密切联系.,感悟解题规律,探寻基本知识,测评学习效果,探寻基本知识树立物理观念,知识点一,追寻守恒量,【情境导学】请同学们阅读课本上关于人类追寻自然规律中守恒的量的历史进程,结合自身感受说说你的认识.,【知识梳理】1.伽利略斜面实验探究(1)实验现象:让静止的小球沿一个斜面滚下,小球将滚上另一个对接斜面,没有摩擦时,hA=hB,如图所示.(2)能量概念的建立:始、末位置高度相同,小球运动中守恒的量叫能量.2.深层次分析(1)势能:相互作用的物体凭借其而具有的能量.(2)动能:物体由于而具有的能量.(3)能的转化:在伽利略的理想斜面实验中,小球的势能和动能可相互转化.,位置,运动,【思考判断】1.能量的概念是牛顿最早提出来的.()2.伽利略的理想斜面实验体现出能量是守恒的.()3.能量有不同的表现形式,并可以相互转化,但总量不变.(),知识点二,功,【情境导学】通过图形的展示,请你总结力做功的要素.,答案:物体要受到力,并且在力的方向上发生位移.,【知识梳理】1.功的概念和公式,力的方向,位移,Fl,Flcos,力的大小,焦耳,2.正功和负功(1)当=时,cos=0,则W=0,即力对物体.(2)当0,则W0,即力对物体.(3)当时,cos0,则W0,即力对物体,也可以说成是物体克服某力做功.,不做功,做正功,做负功,3.总功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.可以证明,它也就是这几个力的对物体所做的功.,代数和,合力,【思考判断】1.公式W=Fl中的l是物体运动的路程.()2.若物体所受合力不为零,则合力一定对物体做功.()3.力F1,F2做的功分别为10J和-15J,则力F1比F2做功多.()4.力F1,F2作用在一个物体上做的功分别为10J和-15J,则力F1和F2做的总功为-5J.(),要点一,感悟解题规律培养科学思维,功的理解和计算,1.对公式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,表示力和位移方向的夹角.(2)公式可以表示为W=Flcos,表达的物理意义是功等于力与沿力F方向的位移的乘积;公式也可以表示为W=Fcosl,表达的物理意义是功等于沿位移方向的力与位移的乘积.,2.对正功、负功的理解(1)功是标量,只有量值,没有方向.功的正、负并不表示功的方向,而且也不是数量上的正与负.我们既不能说“正功与负功的方向相反”,也不能说“正功大于负功”,它们仅表示相反的做功效果.(2)正功、负功的物理意义:功的正负由力和位移之间的夹角决定,所以功的正负不表示方向,而只能说明做功的力对物体来说是动力还是阻力.,(3)一个力对物体做负功,往往说成物体克服这个力做功.,【例1】(2017河北石家庄检测)如图所示,小孩与雪橇的总质量为m,大人在用与水平面成角的恒定拉力F作用下,将雪橇沿水平地面向右匀速移动了一段距离L.已知雪橇与地面间的动摩擦因数为,则关于雪橇受到的力所做功说法正确的是()A.拉力对雪橇做功为FLB.滑动摩擦力对雪橇做功为mgLcosC.支持力对雪橇做功为(mg-Fsin)LD.雪橇受到的各力对雪橇做的总功为零,D,核心点拨支持力FN与位移的夹角为90,重力与位移的夹角为90,摩擦力与位移的夹角为180,拉力与位移的夹角为.,解析:根据功的概念可知,拉力做功为W=FLcos,选项A错误;雪橇受地面的摩擦力为(mg-Fsin),所以滑动摩擦力做功为-(mg-Fsin)L,选项B错误;重力和支持力的方向为竖直方向,而位移的方向为水平方向,所以支持力和重力做功为零,选项C错误;雪橇匀速运动,合力为零,合力做功为零,选项D正确.,(教师备用)例1-1:(2017湖南邵阳检测)起重机将质量为m的货物竖直吊起,上升高度为h,上升加速度为a,则起重机对货物所做的功是()A.mghB.mahC.mgh+mahD.mgh-mah,C,解析:对货物进行受力分析,货物受重力G和起重机对货物拉力F,根据牛顿第二定律得F-mg=ma,即F=m(g+a),上升h高度,起重机对货物拉力做功W=Fh=m(g+a)h,选项C正确.,针对训练1:如图所示,一小孩和一大人都以水平的力匀速推动相同的木箱在相同的路面走同样的位移(推箱的速度大小如图中所注),比较此过程中两人分别对木箱做功的多少()A.大人做的功多B.小孩做的功多C.大人和小孩做的功一样多D.条件不足,无法判断,C,解析:因为木箱匀速运动,地对木箱摩擦力相等,小孩和大人所用的推力相等,又所走的位移相同,所以做功一样多,选项C正确,A,B,D错误.,要点二,摩擦力做功的特点,1.当静止的物体受到滑动摩擦力或静摩擦力时,摩擦力对该物体不做功.2.当运动的物体受到滑动摩擦力或静摩擦力时,摩擦力可能是阻力,也可能是动力.当摩擦力为动力时,摩擦力做正功;当摩擦力为阻力时,摩擦力做负功.,【例2】(2017河北武邑检测)如图所示,水平传送带保持2m/s的速度运动,一质量为1kg的物块与传送带间的动摩擦因数为0.2.现将该物块无初速度地放到传送带上的A点,当运动到了B点恰好和传送带的速度相同,求:(1)此过程中,传送带对该物块做的功;,核心点拨(1)在此过程中,物块做匀加速直线运动,传送带做匀速运动.,答案:(1)2J,核心点拨(2)传送带对物块的摩擦力做的功是这个摩擦力乘以物块的位移,物块对传送带的摩擦力对传送带做的负功是这个摩擦力乘以传送带的位移,这两个位移并不相等.,(2)此过程中,物块对传送带的摩擦力对传送带做的功.,解析:(2)此过程中,物块对传送带的摩擦力对传送带做的功Wf=-mgx传=-4J.,答案:(2)-4J,误区警示对摩擦力做功的认识(1)不能认为摩擦力总是做负功,摩擦力可以做正功,可以做负功也可以不做功,要搞清摩擦力与物体位移之间的关系,其中位移是相对地面的位移.(2)作用力与反作用力同时存在,作用力做功时,反作用力可能做功,也可能不做功,可以做正功,也可以做负功.,(教师备用)例2-1:(2017内蒙古鄂尔多斯检测)如图所示,在光滑的水平桌面上放一块长为L的木板乙,它上面放一小木块甲,用力F把甲从乙的左端拉到右端,与此同时,乙在桌面上向右滑行了距离s.若甲、乙之间的摩擦力大小为Ff,则在此过程中,摩擦力对甲所做的功为,对乙做的功为.,解析:乙的位移为s,甲的位移为s+L.摩擦力对甲做负功,W1=-Ff(s+L);摩擦力对乙做正功W2=Ffs.答案:-Ff(s+L)Ffs,针对训练2:如图所示,质量为m的物体以一定初速度v0滑上斜面,上滑到最高点后又沿原路返回.已知斜面倾角为,物体与斜面间的动摩擦因数为,上滑的最大高度为h.则物体从开始滑上斜面到滑回原出发点的过程中,重力做功是多少?摩擦力做功是多少?,要点三,变力做功的计算,变力做功的几种求法(1)微元法:W=Flcos只能用来计算恒力的功,若是求变力的功,可将运动过程分成很多小段,每一小段内F可看做恒力,用公式W=Flcos求出每一小段内力F做的功,然后累加起来就得到整个过程中变力做的功.(2)图像法:若作用在物体上的力只是大小变化,而方向始终与位移在同一直线上,可以将力随位移变化的关系描绘在F-x图像上,则图线与坐标轴围成的图形的面积就表示力F对物体所做的功,如图(甲)、(乙)所示.这与运动学中由v-t图像求位移原理相同.(3)等效转换法:在某些情况下,通过等效转换可以将变力做功转换成恒力做功,然后可以用公式W=Flcos求解.,【例3】(2017江苏扬州检测)如图所示,摆球质量为m,绳子的长为L,把绳子拉到水平位置后放手.设在摆球运动过程中空气阻力F阻的大小不变,求摆球从A运动到竖直位置B时,绳子的拉力FT、空气阻力F阻各做了多少功?,核心点拨(1)摆球从A运动到竖直位置B时,绳子的拉力与摆球的运动方向时刻垂直.(2)空气阻力大小不变,但是它的方向时刻与运动方向相反,利用微元法求解空气阻力做的功.,解析:因为拉力FT在摆球运动过程中,始终与运动方向垂直,故不做功,即WFT=0.如图所示,F阻始终与运动方向相反,F阻所做的总功就等于每个小弧段上F阻所做功的代数和.即,规律方法变力做功的求解方法(1)当力的大小不变,而方向始终与运动方向相同或相反时,这类力的功等于力和路程(不是位移)的乘积,如滑动摩擦力、空气阻力做功等.,(教师备用)例3-1:(2017四川绵阳检测)如图所示,某人用大小不变的力F拉着放在光滑水平面上的物体,开始时与物体相连接的绳与水平面间的夹角是,当拉力F作用一段时间后,绳与水平面间的夹角为.已知图中的高度是h,求绳的拉力FT对物体所做的功.假定绳的质量、滑轮质量及绳与滑轮间的摩擦不计.,解析:本题中,显然F与FT的大小相等,且FT在对物体做功的过程中,大小不变,但方向时刻在改变,因此本题是个变力做功的问题.但在题设条件下,人的拉力F对绳的端点(也即对滑轮)做的功就等于绳的拉力FT(即滑轮)对物体做的功.而F的大小和方向都不变,因此只要计算恒力F对绳做的功就能解决问题.,针对训练3:(2017山东德州检测)把长为l的铁钉钉入木板中,已知钉子在木板中受到的阻力与钉子进入木板的深度成正比,比例系数为k.问此钉子全部进入木板需要克服阻力做多少功?,测评学习效果演练当堂技法,1.(多选)下列说法正确的是()A.-10J的功大于+5J的功B.功是标量,正、负表示外力对物体做功还是物体克服外力做功C.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D.功是矢量,正、负表示方向,ABC,解析:功是标量,功的正负既不表示方向也不表示功的大小,而是表示力对物体起动力作用(即力对物体做功)还是力对物体起阻力作用(即物体克服外力做功),选项A,B,C正确,D错误.,2.(2017河南洛阳高一检测)如果我们把相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫做势能;把物体由于运动而具有的能量叫做动能,那么,伽利略的斜面实验可以给我们一个启示.关于这个启示说法正确的是()小球在倾斜的斜面A上向下运动时,小球离地面的高度减小,速度增大,小球的速度