高中物理魯科版第一章功和功率2功和能 2023版第1章第2節(jié)功和能

第2節(jié)功和能學(xué)習(xí)目標(biāo)知識脈絡(luò)1.知道機(jī)械功的原理，懂得使用任何機(jī)械都不能省功．(重點(diǎn))2．理解功和能的含義，能舉例說明功是能量轉(zhuǎn)化的量度．(重點(diǎn)、難點(diǎn))3．知道機(jī)械做功的本質(zhì)是能量轉(zhuǎn)化的過程．4．會用能量觀點(diǎn)分析問題和解決問題.機(jī)械功的原理eq\o([先填空])1．三個(gè)基本概念輸入功動力對機(jī)械所做的功W動，就是總功W總輸出功機(jī)械克服有用阻力所做的功，即W有用損失功機(jī)械克服額外阻力所做的額外功，即W額外2.功的原理使用任何機(jī)械時(shí)，動力對機(jī)械所做的功總是等于機(jī)械克服阻力所做的功．3．公式表達(dá)W動＝W阻＝W有用＋W額外或W輸入＝W輸出＋W損失．4．機(jī)械原理使用任何機(jī)械都不能省功．做一定量的功，要省力就要增大做功時(shí)的位移，而要減小做功時(shí)的位移就要多用力．eq\o([再判斷])1．使用先進(jìn)機(jī)械能省功，使用一般機(jī)械不能省功．(×)2．功的原理是機(jī)械普遍適用的基本原理．(√)3．使用某些機(jī)械時(shí)可以省力．(√)eq\o([后思考])如圖1-2-1所示，機(jī)械的使用為人類提供了很大的方便．人類能否發(fā)明既省力，又省功的機(jī)械？圖1-2-1【提示】根據(jù)功的原理，不能．eq\o([合作探討])如圖1-2-2所示，通過一個(gè)定滑輪和一個(gè)動滑輪組成的滑輪組，將一重物勻速提高2m，已知重物的質(zhì)量為100kg，動滑輪自身的質(zhì)量為1kg，繩的質(zhì)量和摩擦均不計(jì)，(g取10m/s2)．圖1-2-2探討1：人拉繩子的力是多少？【提示】動滑輪和重物的重力由三根繩子承擔(dān)，F(xiàn)＝eq\f(1,3)(G1＋G2)≈N.探討2：人做的總功，有用功和額外功各是多少？【提示】W總＝F·s＝(G1＋G2)h＝2020JW有＝G1h＝2000JW額＝G2h＝20J.eq\o([核心點(diǎn)擊])1．功的原理的表達(dá)式(1)不使用機(jī)械時(shí)：W輸入＝W輸出或W動＝W阻(2)使用機(jī)械時(shí)，W輸入＝W輸出＋W損失或W動＝W阻＝W有用＋W額外2．“不省功”的含義(1)若機(jī)械為理想機(jī)械，則使用機(jī)械做的功與直接用手所做的功相等．(2)若機(jī)械為實(shí)際機(jī)械，則本身都有重力且存在摩擦，這時(shí)使用機(jī)械做的功比直接用手做的功要多．3．對功的原理的理解：功的原理是機(jī)械的基本原理，是機(jī)械做功所遵循的基本規(guī)律．(1)“使用任何機(jī)械時(shí)，動力對機(jī)械所做的功等于機(jī)械克服阻力所做的功”，這一描述具有普遍性．(2)機(jī)械克服的阻力包括有用阻力和無用阻力，克服無用阻力做的額外功對完成工作沒有任何意義，事實(shí)上使用機(jī)械都是費(fèi)功的，因此，機(jī)械效率總小于1.1．盤山公路總是筑得盤旋曲折，因?yàn)? )【導(dǎo)學(xué)號：45732023】A．盤山公路盤旋曲折會延長爬坡的距離，根據(jù)斜面的原理，斜面越長越省功B．盤山公路盤旋曲折顯得雄偉壯觀C．盤山公路盤旋曲折會延長爬坡長度，斜面的原理告訴我們，高度一定，斜面越長越省力D．盤山公路盤旋曲折是為了減小坡度，增加車輛的穩(wěn)度【解析】盤山公路應(yīng)用了斜面的機(jī)械原理，車輛爬坡過程中克服的阻力是重力沿斜面向下的分力和摩擦阻力，在斜面上運(yùn)動時(shí)的阻力小于物體的重力，斜面能夠省力，高度一定的情況下，斜面越長越省力．但斜面不省功，選項(xiàng)C正確，其他選項(xiàng)均錯(cuò)誤．【答案】C功的原理的三種表述1．使用機(jī)械時(shí)，人們所做的功都等于不用機(jī)械而直接用手所做的功．(適用于各種理想機(jī)械)2．使用任何機(jī)械時(shí)，動力對機(jī)械所做的功等于機(jī)械克服所有阻力所做的功．(適用于各種實(shí)際機(jī)械)3．使用任何機(jī)械都不省功．做功和能的轉(zhuǎn)化eq\o([先填空])1．能的概念一個(gè)物體能夠?qū)e的物體做功，我們就說這個(gè)物體具有能．能有各種不同的形式，如動能、內(nèi)能、風(fēng)能、勢能等．2．功能關(guān)系做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化的過程，做了多少功，就有多少能量發(fā)生轉(zhuǎn)化．即功是能量轉(zhuǎn)化的量度．3．機(jī)械做功的本質(zhì)做功的機(jī)械是傳遞能量、實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化的裝置．機(jī)械做功只能將能量從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體或者將一種形式的能量轉(zhuǎn)化為另一種形式的能量．eq\o([再判斷])1．功就是能，功可以轉(zhuǎn)化為能．(×)2．做功越多，物體的能就越多．(×)3．能量轉(zhuǎn)化過程中做功越多，能量轉(zhuǎn)化越多．(√)eq\o([后思考])1．2023年舉行的F1汽車大獎(jiǎng)賽上，某賽車如圖1-2-3所示，試分析在賽車加速階段和勻速運(yùn)動階段能量轉(zhuǎn)化的情況．圖1-2-3【提示】賽車加速階段，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為動能和內(nèi)能，在賽車勻速運(yùn)動階段，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。eq\o([合作探討])探討：如圖1-2-4所示是撐桿跳高運(yùn)動的幾個(gè)階段：助跑、撐桿起跳、越橫桿．你能定性地說明在這幾個(gè)階段中能量的轉(zhuǎn)化情況嗎？圖1-2-4【提示】助跑階段身體的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為人和桿的動能，起跳階段身體的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為人的重力勢能、動能和桿的彈性勢能，越桿后人的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能．eq\o([核心點(diǎn)擊])1．功與能之間的關(guān)系2．功和能的區(qū)別(1)一個(gè)物體能夠做功，我們就說這個(gè)物體具有能量．能量是表示物體具有做功的本領(lǐng)的大小的物理量．能是狀態(tài)量．(2)功描述了力的作用效果在空間上的累積，反映了物體受力并運(yùn)動的效果．功是過程量．兩者有著本質(zhì)的區(qū)別，功和能不能相互代替．(3)功和能并不等同，功只是反映了能量轉(zhuǎn)化的多少，但不能認(rèn)為物體對外做的功等于物體具有的能量．2．(多選)關(guān)于功和能，下列說法中正確的是( )A．如果一個(gè)物體能夠?qū)ν庾龉?，我們就說這個(gè)物體具有能量B．做功的過程總伴隨著能量的改變，做了多少功，能量就改變多少C．功就是能，能就是功D．功是能量轉(zhuǎn)化的量度【解析】能量是反映物體對外做功本領(lǐng)的物理量，一個(gè)物體如果能夠?qū)ν庾龉?，這個(gè)物體就具有能量，選項(xiàng)A正確；功是能量轉(zhuǎn)化的量度和原因，能量改變了多少就必定伴隨著力對物體做了多少功，選項(xiàng)B、D正確；功是能量轉(zhuǎn)化過程中的過程量，是能量轉(zhuǎn)化的方式和手段，能量是一狀態(tài)量，功和能是兩個(gè)不同的物理量，選項(xiàng)C錯(cuò)誤．【答案】ABD3．運(yùn)動員把原來靜止的足球踢出去，使足球獲得100J的動能．則在運(yùn)動員踢球的過程中，運(yùn)動員消耗的體能( )【導(dǎo)學(xué)號：45732023】A．等于100J B．大于100JC．小于100J D．無法確定【解析】原來靜止的足球獲得了100J的動能，根據(jù)功能關(guān)系可知，運(yùn)動員對足球做了100J的功，有100J的體內(nèi)化學(xué)能轉(zhuǎn)化成了動能；運(yùn)動員在踢球過程中，不僅對足球做了功，由于劇烈運(yùn)動還有一部分自身能量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能散失，因此，踢球過程中運(yùn)動員消耗的體能大于100J，選項(xiàng)B正確，其他選項(xiàng)均錯(cuò)誤．【答案】B4．流水從高處落下，對水輪機(jī)做了3×108J的功，這句話的正確理解為()A．流水在對水輪機(jī)做功前，具有3×108J的能量B．流水在對水輪機(jī)做功時(shí)，具有3×108J的能量C．流水在對水輪機(jī)做功后，具有3×108J的能量D．流水在對水輪機(jī)做功的過程中，能量減少了3×108J【解析】根據(jù)“功是能量轉(zhuǎn)化的量度”可知，流水在對水輪機(jī)做功的過程中，有能量參與轉(zhuǎn)化，流水對水輪機(jī)做了3×108