2019-2020学年新教材高中物理 第1章 功和机械能 第1节 机械功教案 鲁科版必修第二册

第1节机械功【学习素养明目标】物理观念：1.初步认识做功与能量变化的关系.2.理解机械功的概念，知道做功的两个要素.3.明确功是标量，知道wfscos 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科学思维：初步理解化变力为恒力、处理变力做功的思想方法一、机械功的含义1功的含义如果施力于某物体，并使该物体在力的方向上移动一段距离，则力对物体做了功2做功的两个必要因素(1)作用在物体上的力(2)物体在力的方向上发生位移3功的公式：wfscos .(1)定义式中的f应为恒力(2)s表示物体沿力的方向运动的位移大小(3)是力f与位移s方向之间的夹角4功的单位(1)功的国际单位是焦耳，简称焦，符号是j.(2)1 j等于1 n的力使物体在力的方向上发生1 m的位移时所做的功二、机械功的计算1正功和负功的取值w的取值含义0w0力f对物体做正功w0力f不做功w0力f对物体做负功(或说成物体克服力f做功)2.总功的计算(1)方法一：几个力对物体做的总功，等于各个力分别对物体做功的代数和，即w总w1w2w3.(2)方法二：求几个力的总功时，也可以先求这几个力的合力，再应用功的定义式求合力做的功，即w总f合scos .1思考判断(正确的打“”，错误的打“”)(1)物体只要受力的作用，力对物体一定做功()(2)从水平地面上滚动的足球，重力对足球不做功()(3)只有在力和位移方向相同时，力才对物体做功()(4)功是标量，只有大小，没有方向()(5)力促使物体运动时做正功，阻碍物体运动时做负功()(6)合力做的总功一定比各个分力做的功大()2下列选项所示的四幅图是小新提包回家的情景，小新对提包的拉力没有做功的是()b据功的概念及做功的两个因素可知，只有同时满足力及在力的方向上有位移两个条件时，力对物体才做功，a、c、d做功，b没有做功，选b.3下列选项所示，力f大小相等，物体沿水平面运动的位移s也相同，下列哪种情况f做功最少()abcdd四种情况下，f、s都相同，由公式wfscos 可知，cos 越小，力f做的功越少，d中cos 最小，故选d.机械功的含义1.机械功的概念(1)力对物体是否做了功，只与力和力的方向上物体发生位移这两个因素有关，与其他因素诸如物体运动的快慢、运动的性质、物体质量等无关，与物体是否受其他力无关(2)功是一个过程量，总是与一个具体的过程相对应，同时功与具体的某个力或某几个力相对应，通常我们说某个力或某几个力所做的功2对公式wfscos 的理解(1)公式中的f是恒力，即公式wfscos 并不是普遍适用的(2)f与s必须具备同时性，即s必须是力f作用过程中物体的位移如果力消失后物体继续运动，力所做的功就只跟力作用的那段位移有关，跟其余的位移无关(3)表达式wfscos 的物理意义是功等于力f与沿力f方向的位移的乘积；公式也可以表达为wfcos s，表达的物理意义是功等于沿位移方向的力与位移的乘积名师提醒功是过程量由于力对物体做功与一段运动过程相联系，所以功是过程量因此，求功时一定要明确所要求的是哪个力在哪段位移上的功【例1】如图所示，描述人没有对物体做功的是()a人推墙没推动b运动员把足球踢出c人拉着箱子前进d某人通过滑轮拉高重物思路探究：判断力对物体是否做功，要抓住做功的两个条件：力及力的方向上的位移a根据功的定义可知，力对物体是否做功，关键是看力及力的方向上的位移两个因素，上述情景中，a项在力的方向上没有位移，故人对墙没有做功，应选a项功的理解和判断(1)有力作用在物体上，但物体不发生位移，则力对物体不做功(2)力的方向和位移方向垂直，则力对物体不做功(3)力的方向和位移方向不在同一条直线上时，用wfscos 确定功的大小1如图所示，一个物体放在光滑的水平面上，在与水平方向成角斜向上的拉力f作用下沿水平面运动的位移为s，若物体的质量为m，则()a力f做的功为fscos b力f做的功为fssin c摩擦力做的功为fsd重力做的功为mgsa物体的受力分析如图所示，受拉力f、重力mg和支持力n.根据功的计算公式wfscos 可知，拉力f做的功为fscos ，因此，选项a正确，选项b错误；由于接触面光滑，物体不受摩擦力作用，没有摩擦力做功，选项c错误；重力mg与位移s成90角，重力做的功为wmgscos 900，选项d错误机械功的计算1.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2几个力的总功的求法由合力与分力的等效替代关系知，合力与分力做功也是可以等效替代的，因此计算总功的方法有两种：(1)先求物体所受的合力，再根据公式w总f合scos 求合力的功(2)先根据wfscos ，求每个分力做的功w1、w2、wn，再根据w总w1w2wn，求合力的功即合力做的功等于各个力做功的代数和名师提醒功是标量功虽然有正、负之分，但它是标量所以在利用公式wfscos 计算功时，f与s都只带绝对值，w的正、负由cos 决定【例2】如图所示，一质量为m的物体在与水平方向成角斜向上的拉力f作用下，沿动摩擦因数为的水平地面向右移动位移l，则：(1)物体受到的各个力做的功是多少？各个力对物体所做功的代数和是多少？(2)物体所受的合力是多少？合力所做的功是多少？思路探究：(1)物体运动过程中所受拉力f、重力、支持力、摩擦力皆为恒力(2)重力、支持力的方向与物体位移方向垂直，不做功解析(1)因重力、支持力与位移夹角为90，故wg0，wn0，拉力f所做的功w1flcos 滑动摩擦力的大小fn，又nfsin mg故滑动摩擦力所做的功w2nlcos 180(fsin mg)l各个力对物体所做功的代数和ww1w2(fcos fsin mg)l.(2)根据正交分解法求得物体所受的合力f合fcos f则f合fcos fsin mg，合力方向向右，与位移同向合力所做的功wf合l(fcos fsin mg)l.可见，各个力对物体所做功的代数和与物体所受合力做的功是相等的答案见解析计算功的三点技巧(1)计算功时，一定要明确哪个力对物体做了功(2)做功的数值与物体的运动状态是匀速还是变速无关，只取决于f、s及两者方向的夹角.(3)计算总功两种方法的选取,物体处于平衡状态，或某一方向平衡，或做匀变速直线运动时，用w总f合scos 更简捷.,物体运动过程中受力变化或有些力不做功，应选取w总w1w2wn.2(多选)一物体在两个力f1、f2的共同作用下发生了一段位移，做功分别为w16 j、w26 j，下列说法正确的是()a这两个力一定大小相等、方向相反bf1是动力，f2是阻力c这两个力做的总功为0df1比f2做的功多bc由w16 j，w26 j，wfscos ，得f1cos 1f2cos 2，因此不能得出f1与f2大小相等、方向相反的结论，选项a错误；功的正、负只表示是动力做功还是阻力做功，并不表示功的大小，选项b正确，选项d错误；合力做的功等于各个分力做功的代数和，选项c正确1下列关于做功的说法中，正确的是()a凡是受力作用的物体，一定有力对物体做功b凡是发生了位移的物体，一定有力对物体做功c只要物体受力的同时又有位移发生，则一定有力对物体做功d只要物体受力，又在力的方向上发生了位移，则一定有力对物体做功d做功的两个不可缺少的因素是：力和在力的方向上的位移，也就是说，只有力或只有位移，是不符合做功条件的，故选项a、b错误；若物体发生位移的同时也受力的作用，当力与位移垂直时，此力并不做功，故选项c错误，选项d正确2(多选)下列说法正确的是()a10 j的功大于5 j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，而是表示力对物体启动力作用(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3如图甲所示为一女士站立在台阶式自动扶梯上正在匀速上楼，如图乙所示为一男士站立在履带式自动人行道上正在匀速上楼下列关于两人受到的力做功判断正确的是()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a甲图中，人匀速上楼，不受静摩擦力，摩擦力不做功，支持力向上，与速度方向的夹角为锐角，即wfscos 0，所以支持力做正功，故a正确，c错误乙图中，支持力与速度方向垂直，支持力不做功，摩擦力沿斜面向上，即与速度方向相同，做正功，故b、d错误4如