高中物理-7.1-7.2能量和功课件-新人教版必修2

第七章机械能守恒定律2.功1.追寻守恒量--能量伽利略的理想实验：伽利略理想斜面实验〔斜面均光滑〕ABhh高度速度此消彼长伽利略斜面实验说明，小球在运动过程中，“有某一量是守恒的”，这个量叫做能量或能。说明：能量与物体的运动相对应，是对物体不同运动形式的统一的量度，不同的运动形式对应不同的能量。几种常见的能量形式相互作用的物体凭借其位置而具有的能，叫做势能。势能包括重力势能和弹性势能物体由于运动而具有的能，叫做动能。注意：在伽利略的理想斜面实验中，小球的动能和势能相互转化，但二者的总量是保持不变的．1．在图5-1所示的伽利略的斜面理想实验中〔斜面光滑〕，以下说法正确的选项是()A．小球从A到B运动的过程动能保持不变B．小球从A到B运动的过程势能减少C．只有小球从B到C运动的过程中动能和势能的总和不变D．小球在斜面CD上运动的最大距离等于AB2．以下实例中,动能转化为势能的是()A．竖直上抛的正在上升的石块.B．上紧发条的玩具汽车正在行驶.C．从高处下落的乒乓球D．从斜槽上滚下的钢珠BA3．关于伽利略的斜面实验,以下说法正确的选项是〔

〕A．无论斜面是否光滑,小球滚上的高度一定与释放的高度相同.B．实际上,小球滚上的高度会比释放的高度要小一些.C．只有在斜面绝对光滑的理想条件下,小球滚上的高度才与释放的高度相同.D．伽利略的斜面理想实验反映了在小球的运动过程中存在某个守恒量.BCD

在认识能量的历史过程中，人们建立了功的概念，因而功和能是两个密切联系的物理量，即如果物体在力的作用下能量发生了变化，那么这个力一定对物体做了功。那么，功的概念是怎么建立的，我们又怎样计算呢？请同学们回忆初中学过的功的知识，举例说明什么是做功过程？做功过程需要满足什么条件？做功的两个必要因素：公式:

W=Fl功的单位:焦耳符号:J力物体在力的方向上通过一定的距离{发生位移二功FF如图,物块在水平拉力F作用下发生位移l拉力F做功

W=FlFlmgf重力mg不做功支持力FN不做功FN做功的两个必要因素：力物体在力的方向上{发生位移力的方向和位移的方向相同时，

W=Fl力的方向和位移的方向垂直时，不做功力的方向和位移的方向夹角时？F结论：lFF⊥F∥F其中

为力的方向与位移的方向之间的夹角方案1：分解力结论：Fll⊥l∥F其中

为力的方向与位移的方向之间的夹角方案2：分解位移说明:③力和位移必须具备同时性②只适用于求恒力做功①

F表示力的大小，l表示位移的大小，表示力的方向和位移的方向之间的夹角如何判断力的方向与位移的方向之间的夹角？

数学知识：两条直线的夹角两条有向线段的夹角讨论:③当时,①当时,②当时,W>0，力对物体做正功；W=0，力对物体不做功；W<0，力对物体做负功,或说成物体克服这个力做功.丁FlFl丙甲Fl乙Fl小车的位移为l，水平向右，求外力F做的功思考：功是标量还是矢量？如何判断一个物理量是标量还是矢量？1、标量没有方向，矢量有方向2、运算法那么标量代数相加减，矢量加减满足平行四边形法那么结论：功是标量

正代表动力做功,使物体的能量增加

负代表阻力做功,使物体的能量减少．功的正、负号不表示方向，仅表示做功的效果不同3．正功与负功及不做功的判定(1)根据力和位移方向间的夹角判定．(2)根据力和速度方向间的夹角判定．当力的方向或速度方向变化时，可看力和速度的夹角大小，当F、v夹角为锐角时，F为动力，做正功；F、v夹角为钝角时，F为阻力，做负功；F、v夹角为直角时，F既不是动力，也不是阻力，不做功．此法多用于曲线运动中．计算几个力所做总功的方法：〔2〕先求出各个力所做的功，再求其代数和．〔1〕先求出这几个力的合力F的大小和方向，再求合力F所做的功，即为总功．

特别提醒：方法1仅适用于几个力同时作用于物体的情况，因为只有当这几个力同时作用于物体上时，才能求出它们的合力；方法2那么不管几个力同时作用，还是作用时间有先后均适用．

即时应用(即时突破，小试牛刀)1．(2011年新余高一检测)用水平恒力F作用于质量为M的物体上使之在光滑的水平面上沿力的方向移动距离为l，恒力做功为W1；再用该恒力作用于质量为m(m<M)的物体上，使之在粗糙的水平面上移动同样的距离l，恒力做功为W2，那么两次恒力做功的关系是()A．W1>W2B．W1<W2C．W1＝W2D．无法判断解析：选C.恒力做功是指力F所做的功，根据功的定义，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大小的乘积有关，不需考虑其他力的影响，因两次的恒力相同，位移也相同，所以做功相同，故此题选C.即时应用(即时突破，小试牛刀)2.如图7－1－1所示，两个互相垂直的力F1和F2作用在同一物体上，F1＝4N，F2＝3N．物体由静止运动1m的距离，那么物体所受合力及合力做的功正确的选项是()图7－1－1A．7N7JB．1N1JC．5N5JD．5N7J图7－1－22.图象法：变力的功W可用F－l图线与l轴所包围的面积表示．l轴上方的面积表示力对物体做正功的多少，l轴下方的面积表示力对物体做负功的多少．3．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，再求和即可．例如：如图7－1－3所示，物体在大小不变、方向始终沿着圆周的切线方向的一个力F的作用下绕圆周运动了一圈，又回到出发点．圆周的半径为R，求力F做的功时，图7－1－3力F的方向在随时变化，是一个变力，所以不能乱套用公式．而这时，我们把整个的圆周分成很短的间隔Δs1、Δs2、Δs3…因为每一段很短，这样在每一段上，我们可近似认为F和位移Δs在同一直线上并且同向，故W＝F(Δs1＋Δs2＋Δs3＋…)＝2πRF.因此功等于力F与物体实际路径长度的乘积．即W＝Fs.对于滑动摩擦力、空气阻力，方向总是与v反向，故W＝－Ff·s.4．等效替换法：假设某一变力的功和某一恒力的功相等，那么可以用求得的恒力的功来作为变力的功．即时应用(即时突破，小试牛刀)3.在水平面上，有一弯曲的槽道AB，槽道由半径分别为R/2和R的两个半圆构成(图7－1－4)，现用大小恒为F的拉力将一光滑小球从A点沿槽道拉至B点，假设拉力F的方向时刻均与小球运动方向一致，那么此过程中拉力所做的功为()图7－1－41．摩擦力做功的特点(1)滑动摩擦力和静摩擦力都可以对物体不做功．图7－1－5①如图7－1－5所示，物块A从斜槽上滑下，最后停在固定的平板车B上．在物块A与平板车B相对滑动的过程中，平板车B所受的滑动摩擦力不做功．②手握瓶子使其水平运动，此时瓶所受静摩擦力与移动位移垂直，故静摩擦力对瓶子不做功．(2)滑动摩擦力和静摩擦力都可以对物体做负功．①在图7－1－5中，在物块A与平板车B相对滑动的过程中，物块A所受的滑动摩擦力对物块A做负功．②如图7－1－6所示，在一与水平方向夹角为θ的传送带上，有一物体A随传送带一起匀速向下运动，在这里静摩擦力对物体A做负功．图7－1－6(3)滑动摩擦力和静摩擦力都可以对物体做正功．①在图7－1－5中，如果平板车不固定，且地面光滑，在物块A滑上平板车B的过程中，物块A对平板车B的滑动摩擦力与平板车B运动方向相同，在这里滑动摩擦力对平板车B做正功．②在图7－1－6中，如果物体A随传送带一起匀速向上运动，物体A所受静摩擦力与物体位移方向一致，静摩擦力对物体A做正功．特别提醒：(1)一对静摩擦力的功一定是相等的，且一正一负．(2)一对滑动摩擦力的功不相等，且负功大于正功．2．作用力、反作用力做功的特点(1)作用力与反作用力的特点：大小相等、方向相反，但作用在不同物体上．(2)作用力、反作用力作用下的物体运动特点：可能向相反方向运动，也可能向同一方向运动．也可能一个运动，而另一个静止，还可能两物体都静止．(3)由W＝Flcosα不难判断，作用力的功与反作用力的功的特点：没有必然的关系，即不一定一正一负，也不一定绝对值相等．即时应用(即时突破，小试牛刀)4．(2011年郑州高一检测)关于一对作用力和反作用力的功，以下说法中正确的选项是()A．如果其中一个力做正功，那么另一个力必做负功B．一对作用力与反作用力做功可能都为零C．这两个力一定同时都做正功或同时都做负功D．一对作用力与反作用力做功的代数和必为零解析：选B.一对作用力与反作用力虽然大小相等，方向相反，但它们的位移关系不确定，故这对力做的功的关系也不确定．B正确，A、C、D错误．学生练习思考：体育课上小明踢足球的作用力大小为150N,足球在地上滚动了20m后停止运动，小芳同学这样计算小明对足球做的功W=150×20J=3000J。以上功的求法是否正确？例1:一个质量m=150kg的雪橇，受到与水平方向成角斜向上方的拉力F=500N，在水平地面上移动的距离l=5m。物体与地面的滑动摩擦力f=100N，求力对物体所做的总功。例2:如下图,光滑斜面长为l,底角为，固定在水平地面上，一质量为m的物块〔不计大小〕由斜面顶端开始下滑,求物块下滑至底端的过程中各力做的功.mgFNmgFNl学生练习例3:如下图，在倾角α=37°的斜面上，质量m=10kg的物体在平行斜面向上的拉力F=120N作用下，沿斜面上滑距离l=2m，物体与斜面间动摩擦因数μ=0.5。〔1〕计算各力对物体做的功；〔2〕计算物体所受各力所做的总功。〔取g=10m/s2〕F学生练习例4:如下图,物体A放置在水平桌面上，其右侧固定着一个定滑轮O，细绳跨过定滑轮