新教材粤教版必修第二册-第4章-第1节-功-课件(63张)

1、第四章机械能及其守恒定律物理观念：能理解功、功率、动能、重力势能及机械能守恒定律的内涵，定性了解弹性势能；能用动能定理和机械能守恒定律分析解释生产、生活中的相关现象，解决一些相关的实际问题；能体会守恒观念对认识物理规律的重要性具有与功和机械能相关的初步的能量观念科学思维：能在熟悉的问题情境中运用机械能守恒定律解决问题时建构物理模型，会分析机械能守恒的条件；能从机械能守恒的角度分析动力学问题，通过推理，获得结论；能用与机械能守恒定律等相关的证据说明结论；能从不同视角解决动力学问题科学探究：能完成“验证机械能守恒定律”等物理实验能提出实验中可能出现的物理问题；能在他人帮助下设计实验方案，获取数据；

2、能分析数据、验证机械能守恒定律；能反思实验过程，尝试减少实验误差；能撰写比较完整的实验报告，在报告中能呈现实验表格及数据分析过程，尝试利用实验数据进行讨论交流科学态度与责任：通过对机械能守恒定律的验证，能认识科学规律的建立需要实验证据的检验；有较强的学习和研究物理的兴趣；能认识机械能守恒定律对日常生活的影响本章在初中所学功、能和牛顿运动定律的基础上，通过引入功和能的概念得出动能定理和机械能守恒定律本章是牛顿力学的进一步拓展与延伸，也是学习其他物理学知识的重要基础第一节功学习目标学法指导1.理解功的概念，掌握功的计算公式2知道正功、负功及判断方法3掌握合力做功的计算方法4理解做功与能量变化的关系

3、1.理解功的概念，知道WFscos 的适用范围，会用功的公式进行计算2理解正、负功的概念，会根据公式计算多个力所做的总功知识导图预习导学 | 新知领悟1功的概念和公式功、正功和负功沿力的方向的位移概念物体在力的作用下_发生了变化，那么这个力一定对物体做了功因素(1)力；(2)物体在_上发生了位移公式(1)力F与位移s同向时：W_(2)力F与位移s有夹角时：W_力的方向FsFscos 2正功和负功功有正、负之分，但功是_(选填“标量”或“矢量”)，功的正、负只表示是动力做功还是阻力做功力的大小符号含义其中F、s、cos 分别表示_、_、力与位移夹角的余弦符号单位F的单位是_，s的单位是_，W的单

4、位是_位移大小NmJ标量3正功和负功的判断W0W0W04总功的计算(1)W合_(为F合与位移s的夹角)(2)W合W1W2Wn(即总功为各个分力所做功的_)F合scos 代数和【答案】不一定，还要看力与位移是否垂直物体受力的同时又有位移发生，那么力一定做功吗？【答案】D【解析】根据WFscos ，得WFscos ，D正确多维课堂 | 素养初培如果物体在几个力作用下发生一段位移，如何求这几个力对物体做的功？如图所示，物体在各个力的共同作用下移动了一段距离l，探究以下问题：功的计算和正功、负功的判断(1)求各个力对物体做的功是多少？各个力对物体做功的代数和是多少？(2)物体所受的合力是多少？合力做的

5、功是多少？(3)物体所受的各力均做功，合力是否一定做功？【答案】(1)WFFlcos ，WNNlcos 900，WGGlcos 900，WfFflcos 180Ffl，WWFWNWGWf(Fcos Ff)l.(2)F合Fcos Ff，W合F合lcos 0(Fcos Ff)l.(3)不一定，F合0时W0.2.合力做功的求法(1)先求各力做功，再求代数和：W总W1W2Wn，式中W1、W2、Wn分别表示为F1、F2、Fn对物体所做的功(2)先根据力的合成法则求合力，再求合力的功：W总F合lcos ，公式中F合为n个力F1、F2、Fn的合力，l为物体的位移，为F合与位移l的夹角，仅适用于受力恒定的情况

6、精练1如图所示，质量为m的物体静止于倾角为的斜面上，当斜面受力后，物体随斜面一起沿水平面匀速移动距离l.(1)求物体所受各力对物体做的功分别是多少？(2)斜面对物体做的功是多少？(3)合外力对物体做的功是多少？【答案】(1)见解析(2)0(3)0变式1如图所示，一轻杆一端固定一小球，绕另一端O点在竖直面内做匀速圆周运动，在小球运动过程中，轻杆对它的作用力()A方向始终沿杆指向O点B一直不做功C从最高点到最低点，一直做负功D从最高点到最低点，先做负功再做正功【答案】C【解析】小球做匀速圆周运动，合力提供向心力，方向始终沿杆指向O点，小球受重力和杆的作用力，所以杆的作用力不一定沿杆指向O点，故A错

7、误；小球做匀速圆周运动，合力做功为零，从最高点到最低点，重力做正功，所以杆一直做负功，故B、D错误，C正确(1)求恒力做功时，要先对物体进行受力分析，求出力的大小和方向，然后再应用功的公式求解(2)求合力的功时，可以先求合力再求功，也可以先求各力做的功，再求各力做功的代数和如图所示，一辆拖车通过光滑定滑轮将一重物G匀速提升，当拖车从A点水平移动到B点时，位移为s，绳子由竖直方向变为与竖直方向成角变力做功的几种求法(1)拖车对绳子的拉力是恒力还是变力？(2)能否直接根据WFscos ，求此过程中拖车对绳子所做的功？(3)是否有其他的方法求此过程中拖车对绳子所做的功？【答案】(1)变力(2)不能(

8、3)拖车对绳子所做的功与绳子对物体所做的功大小相等2图像法变力做的功W可用F-s图线与s轴所围成的面积表示s轴上方的面积表示力对物体做正功的多少，s轴下方的面积表示力对物体做的负功3分段法(或微元法)当力的大小不变，力的方向时刻与速度同向(或反向)时，把物体的运动过程分为很多小段，这样每一小段可以看成直线，先求力在每一小段上的功，再求和，总功WFs路或WFs路4等效替换法若判断出某一变力做功和某一恒力做功相等，则可以求出恒力做的功来替代变力做的功精练2一列火车质量为1.0105 kg，从静止开始运动，其阻力为车重的0.05倍，其牵引力的大小与火车前进的距离是线性关系，且F103xf0(f0是火

9、车所受的阻力)当此火车前进100 m时，牵引力所做的功是多少？(g取10 m/s2)【答案】1107 J变式2如图所示，某人用力F转动半径为R的磨盘，力F的大小不变，且力的方向始终与力的作用点的切线一致，则在转动一周的过程中，力F做功为()A0BF(2R)CFRDF(2R)【答案】B【解析】在转动磨盘一周的过程中，力F的方向时刻变化，但每一瞬时力F总是与该瞬时的速度同向(切线方向)，即转盘转过的每段极小位移s1，s2，s3，都与当时的力F方向同向，因而在转动一周过程中，力F做的功应等于在各极小位移段所做功的代数和，即WFs1Fs2Fs3Fs4FsnF(s1s2s3s4sn)F2R，所以B正确(

10、1)功与能是相同的概念吗？(2)功和能量的变化有什么关系？【答案】(1)功和能是两个不同的物理量能总是与物质的一定运动形式相对应，由运动的状态所决定的物理量状态与能量相对应而功则是力对空间的积累效应，对应着一个过程，过程有始有末，意味着状态变化(2)功是能量转化的量度探究做功与能量变化的关系精练3一根木棒在外力作用下，沿水平桌面匀速从A运动到B，如图所示若棒与桌面间的摩擦力为F，则系统消耗的能量和因摩擦转化的内能分别为()AFs，FsBFs，FsC0，FsDFs,0【答案】A【解析】木棒沿水平桌面从A运动到B的过程中，滑动摩擦力F等于恒力F，桌面对棒的摩擦力做的功为Fs.因匀速运动，恒力与摩擦

11、力做功相等，所以系统消耗的能量和因摩擦转化的内能均为Fs，故A正确变式3如图所示，滑雪者由静止开始沿斜坡从A点自由滑下，然后在水平面上前进至B点停下已知斜坡、水平面与滑雪板之间的动摩擦因数均为，滑雪者(包括滑雪板)的质量为m，A、B两点间的水平距离为L.在滑雪者经过AB段的过程中，因摩擦力所做功转化为内能的大小为()A大于mgLB小于mgLC等于mgLD以上三种情况都有可能【答案】C【解析】设水平部分的长度为x1，斜坡的长度为x2，斜坡与水平面的夹角为，则下滑的过程中摩擦力做功为Wmgx1mgcos x2mg(x1x2cos )mgL.摩擦力做功的特点类型静摩擦力滑动摩擦力对单个物体做功既可以

12、做正功，也可以做负功，还可以不做功既可以做正功，也可以做负功，还可以不做功类型静摩擦力滑动摩擦力能量的转化在静摩擦力做功的过程中，只有机械能从一个物体转移到另一个物体(静摩擦力起着传递机械能的作用)而没有机械能转化为内能相互摩擦的物体通过滑动摩擦力做功，将部分机械能从一个物体转移到另一个物体，同时有部分机械能转化为内能，此部分能量就是系统机械能的损失量类型静摩擦力滑动摩擦力一对相互作用的摩擦力做的总功一对相互作用的静摩擦力所做功的代数和等于零一对相互作用的滑动摩擦力对物体系统所做的总功是负值，等于摩擦力与相对路程的乘积，即WfFfs相对，说明物体克服摩擦力做功，系统损失的机械能转变成内能类型静

13、摩擦力滑动摩擦力认识误区例如人走路、起跑、爬竿等情况，静摩擦力并未在施力的过程中有位移的积累，所以这三种情况下静摩擦力都是没有做功的斜面模型中滑动摩擦力做功与斜面倾角无关，只与斜面在水平方向的投影位移和摩擦系数有关，即Wffsmgscos mgx水平核心素养微专题科学思维传送带做功模型分析如图所示，将工件放在传送带上，传送带匀速运动，由于工件受摩擦力作用而被传递到右端若工件和传送带相对静止，则涉及静摩擦力做功，若工件和传送带有相对滑动，则涉及滑动摩擦力做功专练某快递公司分拣邮件的水平传输装置示意图如图所示，皮带在电动机的带动下保持v1 m/s的恒定速度向右运动，现将一质量m2 kg的邮件轻放在

14、皮带上，邮件和皮带间的动摩擦因数0.5.设皮带足够长，g取10 m/s2，在邮件与皮带发生相对滑动的过程中，求：(1)邮件滑动的时间t.(2)邮件对地的位移大小x.(3)邮件与皮带间的摩擦力对皮带做的功W.【答案】(1)0.2 s(2)0.1 m(3)2 J【解析】(1)设邮件放到皮带上与皮带发生相对滑动的过程中受到的滑动摩擦力为F，则Fmg.根据牛顿第二定律，有Fma.又vat，解得t0.2 s.课堂小练 | 素养达成1用水平恒力F作用于质量为M的物体，使之在光滑的水平面上沿力的方向移动距离l，恒力做功为W1；再用该恒力作用于质量为m(mW2BW1W2CW1W2D无法判断【答案】C【解析】根

15、据功的定义，力F所做的功只与力F的大小及物体在力F的方向上发生的位移的大小有关，不需考虑其他力的影响，因两次做功的恒力相同，位移也相同，所以做功相同2如图所示，用水平力F拉着重为100 N的物体，在水平地面上向左匀速移动了5 m，物体所受地面的摩擦力大小为20 N，则()A重力做的功是500 JB拉力做的功为100 JC拉力大小为120 ND拉力大小为100 N【答案】B【解析】重力方向上没有位移，所以重力不做功，A错误；在拉力作用下匀速移动，说明受力平衡，所以拉力大小等于摩擦力大小，即拉力大小为20 N，C、D错误；由功的计算式可得拉力做的功为100 J，B正确3(2020届宜昌名校期中)以一定的初速度竖直向上抛出一个小球，小球上升的最大高度为h，空气阻力的大小恒为f，则从抛出至回到原出发点的过程中，空气阻力对小球做的功为()A0BfhC2fhD2fh【答案】C【解析】上升过程：空气阻力对小球做功W1fh；下落过程：空气