2012高中物理 4.1功課件 粵教版必修2

1、第4章　機(jī)械能和能源,第一節(jié)　功,,,,,,,,,,,核心要點(diǎn)突破,課堂互動(dòng)講練,知能優(yōu)化訓(xùn)練,,課前自主學(xué)案,第一節(jié)　功,,,課標(biāo)定位,課標(biāo)定位學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.理解功的概念，知道力對(duì)物體做功的條件．2．能推導(dǎo)功的一般計(jì)算式并能用它計(jì)算力對(duì)物體做的功．3．知道正功、負(fù)功的概念，并知道在什么條件下力對(duì)物體做正功，在什么條件下力對(duì)物體做負(fù)功．重點(diǎn)難點(diǎn)：力對(duì)物體做功的計(jì)算．,課前自主學(xué)案,一、怎樣才算做了功1．功的概念一個(gè)物體受到_

2、_____的作用，并使物體在____________上發(fā)生了一段________，就說(shuō)這個(gè)力對(duì)物體做了機(jī)械功，簡(jiǎn)稱功．2．做功的兩個(gè)要素______和在力的方向上發(fā)生的_________，是做功的兩個(gè)要素．,力,力的方向,位移,力,位移,思考感悟1．圖4－1－1中的推墻者，累得氣喘吁吁、滿身大汗，這位推墻者對(duì)墻做功了嗎？提示：從物理學(xué)角度而言，沒(méi)有做功：有力而無(wú)位移．,圖4－1－1,二、如何計(jì)算功1．功的計(jì)算公式(1)

3、當(dāng)恒力F的方向與位移s的方向一致時(shí)，力對(duì)物體所做的功W為：W＝______.(2)當(dāng)恒力F的方向與位移s的方向成某一角度α?xí)r，力F對(duì)物體所做的功W為：W＝_________.即力對(duì)物體所做的功等于力的大小、位移的大小以及力和位移夾角的余弦的乘積．功是_______，只有_______，沒(méi)有_________,Fs,Fscosα,標(biāo)量,大小,方向．,2．功的計(jì)算公式的適用條件公式W＝Fscosα只適用于求_________所做的功．

4、3．功的單位在國(guó)際單位制中，功的單位是焦耳，符號(hào)是J.焦耳的定義：1 J等于______的力使物體在力的方向上發(fā)生_____的位移時(shí)所做的功．即1 J＝________.,恒力,1N,1 m,1N·m,三、功有正、負(fù)之分嗎1．判斷設(shè)力F與位移s方向間的夾角為α，則由功的一般計(jì)算公式W＝Fscosα可知,不做功,正,負(fù),克服,2.正負(fù)功的意義功的正、負(fù)既不表示功的大小，也不表示功有方向，它只是說(shuō)明力對(duì)物體起動(dòng)力作用

5、還是阻力作用．3．幾個(gè)力的總功由于功是標(biāo)量，所以當(dāng)物體在幾個(gè)力的共同作用下發(fā)生一段位移時(shí)，這幾個(gè)力對(duì)物體所做的總功，等于各個(gè)力分別對(duì)物體所做功的___________，也等于這幾個(gè)力的____力對(duì)這個(gè)物體所做的功．,代數(shù)和,合,思考感悟2．物體受到兩個(gè)力F1和F2的作用，它們對(duì)物體做的功分別是3 J和4 J．若這兩個(gè)力的方向互相垂直，那么這兩個(gè)力的合力做的功是多少？提示：7 J,核心要點(diǎn)突破,一、功的理解1．力和物體在力的方向

6、上發(fā)生的位移．兩個(gè)因素對(duì)于功而言，缺一不可，因?yàn)橛辛Σ灰欢ㄓ形灰?；有位移也不一定有力．特別強(qiáng)調(diào)指出：力是在位移方向上的力；位移是在力的方向上的位移．2．功是力在空間上的積累效果，功是過(guò)程量，它與位移(或時(shí)間)相對(duì)應(yīng)．因此在描述功的時(shí)候，要這么說(shuō)“在哪個(gè)過(guò)程中某個(gè)力做了多少功”．,特別提醒：不要將物理學(xué)中的做功等同于人類活動(dòng)和生產(chǎn)勞動(dòng)中的“做工”“工作”和“勞動(dòng)”．物理學(xué)中的做功指特定的物理過(guò)程．判定一個(gè)力是否做功時(shí)，要緊扣“力”和“力

7、的方向上的位移”這兩個(gè)條件．尤其要注意力和位移方向垂直時(shí)，該力不做功．,即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀)1．(單選)如圖4－1－2所示的四幅圖是小新提包回家的情景，小新對(duì)提包的拉力沒(méi)有做功的是(　　),圖4－1－2,解析：選B.由功的概念及功的兩個(gè)因素可知，只有同時(shí)滿足力及在力的方向上有位移兩個(gè)條件時(shí)，力對(duì)物體才做功，A、C、D做功，B沒(méi)有做功，故答案為B.二、功的公式及正負(fù)功的理解1．功的公式的理解(1)公式的適用范圍：力F為恒

8、力．(2)W＝Fscosα可理解為功等于力乘物體在力的方向上的位移或位移方向上的力乘位移．,(3)在功的計(jì)算公式中，我們一般以地面為參考系．(4)在功的計(jì)算中，F(xiàn)與s應(yīng)具有同時(shí)性和同體性．(5)功與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及運(yùn)動(dòng)形式無(wú)關(guān)．,2．正負(fù)功的意義功是標(biāo)量，功的正值與負(fù)值不是代表方向，而是表示誰(shuí)對(duì)誰(shuí)做功，在物體發(fā)生位移的過(guò)程中，各個(gè)力的作用不同，對(duì)這個(gè)物體產(chǎn)生位移起推動(dòng)作用的力(即動(dòng)力)做正功；反之，對(duì)物體產(chǎn)生位移起阻礙作用的力(

9、即阻力)做負(fù)功．一個(gè)力對(duì)物體做負(fù)功，往往說(shuō)成物體克服這個(gè)力做功(取絕對(duì)值)，這兩種說(shuō)法意義等同．,即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀)2．(單選)關(guān)于功，下列說(shuō)法中正確的是(　　)A．力對(duì)物體做功多，說(shuō)明物體的位移一定大B．力對(duì)物體做功少，說(shuō)明物體的受力一定小C．力對(duì)物體不做功，說(shuō)明物體一定無(wú)位移D．功的多少是由力的大小和物體在力的方向上的位移的大小確定的,解析：選D.做功的多少取決于位移的大小、力的大小及二者夾角的余弦三者之積，故

10、A、B、C錯(cuò)，在W＝Fscosα中，scosα可理解為物體在力的方向上的位移，D對(duì)．三、摩擦力做功1．靜摩擦力做功分析：在圖4－1－3甲中，光滑水平面上放著一輛平板車(chē)B，車(chē)上放一物體A.用力F拉動(dòng)車(chē)上的物,體A，B與A一起以相同的速度前進(jìn)，且A與B間無(wú)相對(duì)滑動(dòng)，則靜摩擦力f對(duì)A做負(fù)功，f對(duì)B做正功(圖4－1－3乙)．,圖4－1－3,又如放在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的圓盤(pán)上隨同圓盤(pán)M－起轉(zhuǎn)動(dòng)的物體A，它所需的向心力是由靜摩擦力f提供，靜摩擦力f的方

11、向在任一瞬時(shí)都與位移方向垂直，所以靜摩擦力f不做功，如圖4－1－3丙所示．結(jié)論：靜摩擦力可以做正功，也可以做負(fù)功，還可以不做功．,2．滑動(dòng)摩擦力做功分析：如圖4－1－4所示，光滑水平面上放一木板A，其上放一物體B，物體B用細(xì)繩固定在豎直墻上，現(xiàn)用力F將A從B下面拉出，則B、A間的滑動(dòng)摩擦力對(duì)B不做功，對(duì)A做負(fù)功．,圖4－1－4,如圖4－1－5所示，子彈射入光滑水平面上原來(lái)靜止的木塊，并留在其中．在此過(guò)程中木塊發(fā)生了位移，此時(shí)，

12、子彈對(duì)木塊的滑動(dòng)摩擦力就對(duì)木塊做正功．結(jié)論：滑動(dòng)摩擦力可以做正功，可以做負(fù)功，也可以不做功．,圖4－1－5,即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀)3．(單選)關(guān)于摩擦力做功，下列說(shuō)法正確的是(　　)A．靜摩擦力總是做正功，滑動(dòng)摩擦力總是做負(fù)功B．靜摩擦力對(duì)物體不一定做功，滑動(dòng)摩擦力對(duì)物體一定做功C．靜摩擦力對(duì)物體一定做功，滑動(dòng)摩擦力對(duì)物體可能不做功D．靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力都可能對(duì)物體不做功,解析：選D.力對(duì)物體做功，必須具備兩個(gè)條

13、件：力和在力的方向上的位移．判斷摩擦力是否做功及做什么功，要具體分析受力物體在摩擦力方向上是否有位移及位移的方向與摩擦力的方向是相同還是相反．,課堂互動(dòng)講練,(單選)有一根輕繩系一個(gè)物體，如圖4－1－6所示，在物體以加速度a向下做勻減速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，作用在物體上的各力做功的情況是(　　)A．重力做正功，拉力做負(fù)功，合力做負(fù)功B．重力做正功，拉力做負(fù)功，合力做正功C．重力做正功，拉力做正功，合力做正功D．重力做負(fù)功，拉力做負(fù)功，

14、合力做正功,如圖4－1－6,【精講精析】　重力方向與位移方向相同，重力做正功；拉力方向與位移方向相反，拉力做負(fù)功．由于做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，所以物體所受合力方向向上，與位移方向相反，合力做負(fù)功．【答案】　A【方法總結(jié)】　力F做正功、負(fù)功的判斷方法：(1)根據(jù)力F的方向與位移s的方向的夾角判斷．此方法一般用于物體做直線運(yùn)動(dòng)的情況．(2)根據(jù)力F的方向與物體運(yùn)動(dòng)速度v的方向的夾角判斷．此方法一般用于物體做曲線運(yùn)動(dòng)的情況．,如圖4－1－7所

15、示，一個(gè)質(zhì)量為m的木塊，放在傾角為α的斜面上，木塊與斜面保持相對(duì)靜止并沿水平方向向右勻速移動(dòng)距離l的過(guò)程，作用在木塊上的各個(gè)力分別做功多少？,圖4－1－7,【思路點(diǎn)撥】　用功的公式W＝Fscosα來(lái)計(jì)算功的大小，要注意求的是哪個(gè)力做功，畫(huà)出物體運(yùn)動(dòng)的示意圖和受力分析圖，可幫助分析題意．【自主解答】　先由平衡條件計(jì)算出各力，并找出各力與位移的夾角，再利用功的公式進(jìn)行求解．,根據(jù)力的平衡條件可得：斜面對(duì)木塊的支持力為N＝mgcosα，

16、斜面對(duì)木塊的摩擦力為f＝mgsinα，支持力N與位移l間的夾角為90°＋α，則支持力做的功WN＝Nlcos(90°＋α)＝－mglcosαsinα；摩擦力f與位移l間的夾角為α，則摩擦力f做功Wf＝flcosα＝mglsinαcosα；重力與位移的夾角為90°，則重力做的功WG＝mglcos90°＝0.,變式訓(xùn)練　如圖4－1－8所示，質(zhì)量為m的物體在沿斜面向上的力的作用下勻速地沿著長(zhǎng)為L(zhǎng)、

17、傾角為α的斜面的一端向上滑到另一端，物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，分別求出作用在物體上的各力對(duì)物體所做的功及合外力所做的總功．,圖4－1－8,【答案】　見(jiàn)自主解答,解析：選物體為研究對(duì)象，則其受力為拉力F，重力mg，彈力N，摩擦力f.(1)拉力F對(duì)物體所做的功為WF＝FL.由于物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故F＝mgsinα＋μmgcosα，所以WF＝mgL(sinα＋μcosα)．(2)重力對(duì)物體所做的功為WG＝mgLcos(α＋90&

18、#176;)＝－mgLsinα.(3)彈力對(duì)物體做的功為WN＝0.,(4)摩擦力對(duì)物體所做的功為Wf＝fLcos180°＝－μmgLcosα.(5)合外力做的總功為W總＝WN＋Wf＋WG＋WF＝0.答案：見(jiàn)解析,如圖4－1－9所示，擺球質(zhì)量為m.懸線的長(zhǎng)為l，把懸線拉到水平位置后放手．設(shè)在擺球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中空氣阻力f的大小不變，求擺球從A運(yùn)動(dòng)到豎直位置B時(shí)，重力mg、繩的拉力F、空氣阻力f各做了多少功？,圖4－1－

19、9,【精講精析】　因?yàn)槔在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，始終與運(yùn)動(dòng)方向垂直，故不做功，即WF＝0.重力在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終不變，小球在重力方向上的位移為AB在豎直方向上的投影OB，且OB＝l，所以WG＝mgl.,空氣阻力雖然大小不變，但方向不斷改變，且任何時(shí)刻都與運(yùn)動(dòng)方向相反，即沿圓弧的切線方向，因此屬于變力做功問(wèn)題．如果將 分成許多小弧段，使每一小段弧小到可以看成是直線，在每一小段弧上f的大小、方向可以認(rèn)為不變(即為恒力)，這樣就把