江蘇省XX中學(xué)高一物理下學(xué)期《第七章-追尋守恒量能量》課件

第七章機(jī)械能守恒定律第七章機(jī)械能守恒定律第一節(jié)追尋守恒量——能量

第二節(jié)功目標(biāo)導(dǎo)航學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.理解能量、勢能、動能、功的概念及其物理意義，理解功是能量轉(zhuǎn)化的量度，知道不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化．2．知道正功、負(fù)功的概念，能利用功的一般公式進(jìn)行計(jì)算．3.理解總功的概念,會計(jì)算外力對物體所做的總功.重點(diǎn)難點(diǎn)：對正、負(fù)功概念的理解及做功的計(jì)算.新知初探·自主學(xué)習(xí)一、能量1.能量：伽利略在斜面小球?qū)嶒?yàn)中,發(fā)現(xiàn)一個具有啟發(fā)性的事實(shí)：無論斜面陡或緩,小球總會在斜面上的某點(diǎn)速度變?yōu)?,這點(diǎn)距斜面底端的豎直高度與它出發(fā)時的高度______．在物理學(xué)中，我們把這一事實(shí)說成是“某個量是______的”，并且把這個量叫做能量或能．相同守恒2.勢能：相互作用的物體憑借其______而具有的能量．3.動能：物體由于______而具有的能量．注意：在伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)中,小球的動能和勢能相互轉(zhuǎn)化,但二者的總量是保持不變的．位置運(yùn)動二、功1.做功的兩個必要因素(1)作用在物體上的力F；(2)物體在力的方向上發(fā)生的位移l.2.功的計(jì)算[自主探究]圖7－1－1力F與位移l的方向夾角為α?xí)r，力F做的功．如圖7－1－1所示,分力F1與位移同向,做功為：W1＝F1l＝_______；分力F2與位移垂直，做功為：W2＝____；力F做功為：W＝W1＋W2＝_______．Flcosα0Flcosα成功發(fā)現(xiàn)1．力對物體所做的功，等于力的大小、位移的大小、力與位移夾角的余弦這三者的乘積．即W＝______．2．功的單位:國際單位制中,功的單位是______,簡稱焦，符號是____．Flcosα焦耳

J三、正功和負(fù)功1.設(shè)力F與位移l方向間的夾角為α，則由功的公式W＝Flcosα可得下表：不做功正負(fù)克服2.合力的功功是標(biāo)量,當(dāng)物體在幾個力的共同作用下發(fā)生一段位移時,這幾個力對物體所做的總功,等于各個力分別對物體所做功的_________,也等于這幾個力的______對這個物體所做的功．代數(shù)和合力1.功的決定因素做功具有兩個必不可少的決定因素：①做功的力；②物體在力的方向上的位移．力對物體是否做了功，只與這兩個因素有關(guān)，而與物體運(yùn)動的快慢、運(yùn)動的性質(zhì)、接觸面是否光滑、物體質(zhì)量的大小等均無關(guān)系．要點(diǎn)探究·講練互動要點(diǎn)1對功的正確理解2.公式W＝Flcosα的理解(1)F表示力的大??；l表示力的作用點(diǎn)相對于地面位移的大小，當(dāng)力的作用點(diǎn)的位移與物體的位移相同時，也常常說是物體相對于地面的位移大小；α表示力和位移方向間的夾角．(2)W＝F·lcosα，表達(dá)的意義是功等于沿力F方向的位移與力的乘積；W＝Fcosα·l，表達(dá)的意義是功等于位移與沿位移方向的力的乘積．3.正功與負(fù)功及不做功的判定(1)根據(jù)力和位移(或速度)方向間的夾角判定．當(dāng)F、s(或v)夾角為銳角時,F為動力，做正功；F、s(或v)夾角為鈍角時,F為阻力,做負(fù)功；F、s(或v)夾角為直角時，F(xiàn)不做功．此法多用于曲線運(yùn)動中．(2)看物體的速率是增大還是減?。粼谀沉ψ饔孟滤俾试龃?，此力做正功，反之做負(fù)功．特別提醒：(1)公式W＝Flcosα僅適用于恒力做功.(2)功雖然有正負(fù)，但功是標(biāo)量，它的正負(fù)既不表示方向，也不表示大小，只表示做功的效果．例1(2012·惠安高一檢測)質(zhì)量為m的物體靜止在傾角為θ的斜面上，斜面沿水平方向向右勻速移動了距離s，如圖7－1－2所示，物體m相對斜面靜止．則下列說法中不正確的是(

)圖7－1－2A．重力對物體m做正功B．合力對物體m做功為零C．摩擦力對物體m做負(fù)功

D．支持力對物體m做正功【思路點(diǎn)撥】判斷功的正負(fù)可以看力與位移方向的夾角．【精講精析】物體的受力及位移如圖7－1－3所示.圖7－1－3重力垂直位移,故它不做功,A錯誤；合力為零,合力不做功,B正確；摩擦力Ff與l夾角β>90°,故摩擦力做負(fù)功,C正確；支持力FN與位移l的夾角α<90°,故支持力做正功,D正確．故符合題意的選項(xiàng)為A.【答案】

A變式訓(xùn)練1.(2012·湖北荊州中學(xué)高一期中)一個質(zhì)量為m的物體在粗糙的水平面上運(yùn)動，現(xiàn)給物體施加一個水平拉力F.下列哪些說法是正確的(

)A.如果物體做加速直線運(yùn)動,F一定對物體做正功B.如果物體做減速直線運(yùn)動,F一定對物體做負(fù)功C.如果物體做減速直線運(yùn)動,F也可能對物體做正功D.如果物體做勻速直線運(yùn)動.F一定對物體做正功解析：選ACD.在水平拉力F的作用下，物體在粗糙的水平面上做加速運(yùn)動時，拉力F與物體發(fā)生的位移同向，因此，F(xiàn)一定對物體做正功,選項(xiàng)A正確；物體做減速直線運(yùn)動時，拉力F也可能與物體發(fā)生的位移同向,即F也可能對物體做正功,故選項(xiàng)B錯誤、C正確；物體做勻速直線運(yùn)動時,水平拉力F一定與物體發(fā)生的位移同向,即F一定對物體做正功，故選項(xiàng)D正確．計(jì)算幾個力的總功，通常有以下兩種不同的處理方法：(1)先求物體所受的合外力，再根據(jù)公式W合＝F合lcosα求合外力的功．(2)先根據(jù)W＝Flcosα，求每個力做的功W1、W2、…Wn，再根據(jù)W合＝W1＋W2＋…＋Wn，求合力的功．要點(diǎn)2總功及其計(jì)算方法特別提醒：(1)求功時對物體進(jìn)行受力分析是基礎(chǔ)性的環(huán)節(jié)，要區(qū)分某個力的功與合力的功．由兩種方法計(jì)算出的總功是相等的．(2)求總功時不遵守矢量運(yùn)算法則,因功是標(biāo)量．如圖7－1－4所示，利用斜面從貨車上提貨，每包貨物的質(zhì)量m＝20kg，斜面傾角α＝37°，斜面的長度l＝2m，貨物與斜面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.2，求貨物從斜面頂端滑到底端的過程中所受合外力做的功．(取g＝10m/s2)圖7－1－4例2【精講精析】斜面上的貨物受到重力G、斜面支持力FN和摩擦力Ff共三個力的作用，如圖7－1－5所示．圖7－1－5法一：先求出各個力所做的功，再求總功．重力G做的功為W1＝mglsin37°＝20×10×2×0.6J＝240J支持力FN對貨物沒有做功，W2＝0摩擦力Ff對貨物做負(fù)功為W3＝(μmgcos37°)lcos180°＝－0.2×20×10×0.8×2J＝－64J合外力做的總功為W＝W1＋W2＋W3＝(240＋0－64)J＝176J.法二：先求貨物所受的合外力,再求合外力的功.合外力做的功為W＝F合l＝(mgsin37°－μmgcos37°)l＝(20×10×0.6－0.2×20×10×0.8)×2J＝176J.【答案】

176J【方法總結(jié)】

求合力做功時方法的選擇：(1)若物體做勻變速直線運(yùn)動，即合力是恒力，先求合力(F合＝ma)再求功較簡捷；(2)如果已知物體所受的力之中有的不做功，有的做功且方便求得該力的功(如重力的功)時，選擇W合＝W1＋W2＋…＋Wn簡單方便．變式訓(xùn)練2.一質(zhì)量為1kg的物體被人用手勻加速向上托高1m，加速度大小為2m/s2，下列說法正確的是(g取10m/s2)(

)A．重力對物體做正功10JB．手對物體做功12JC．合力對物體做功22JD．合力對物體做功2J解析：選BD.重力對物體做功WG＝－mgh＝－10J，故A錯；手對物體的作用力F＝m(g＋a)＝12N，做功為：WF＝F·h＝12J，B對；合力F合＝ma＝2N,做功W合＝F合·h＝2J,C錯，D對．1.靜摩擦力做功的特點(diǎn)(1)靜摩擦力可以做正功，也可以做負(fù)功，還可以不做功．例：當(dāng)物體在傾斜的傳送帶上隨傳送帶一起向上運(yùn)動時,靜摩擦力做正功；若隨傳送帶向下運(yùn)動則靜摩擦力做負(fù)功；在粗糙的水平圓盤上的物體隨圓盤做圓周運(yùn)動時，靜摩擦力提供向心力，不做功．要點(diǎn)3摩擦力做功的特點(diǎn)(2)一對互為作用力和反作用力的靜摩擦力所做的功的總和等于零．因?yàn)槲矬w之間相對靜止，沒有相對滑動，故兩個物體的位移相同．這對靜摩擦力與位移的夾角互補(bǔ),cos

α互為相反數(shù),所以這對靜摩擦力做的功也互為相反數(shù)，即總和等于零．2.滑動摩擦力做功的特點(diǎn)圖7－1－6(1)滑動摩擦力可以做正功,也可以做負(fù)功，還可以不做功.如圖7－1－6所示,當(dāng)將物體輕輕放在運(yùn)動的傳送帶上時,滑動摩擦力做正功;當(dāng)傳送帶不動,物體沖上傳送帶時,滑動摩擦力做負(fù)功;當(dāng)物體在地面上滑動時,地面受到的摩擦力不做功．(2)相互摩擦的系統(tǒng)內(nèi)，一對滑動摩擦力所做的總功為負(fù)值．由于物體之間有相對滑動，故兩個物體的對地位移并不相等，互為作用力、反作用力的滑動摩擦力做功的總和不為零．如圖7－1－7所示，木塊原來靜止在光滑水平面上，子彈以一定的速度從左端打進(jìn)木塊，當(dāng)子彈與木塊速度恰好相等時，子彈的位移為l1、木塊的位移為l2.設(shè)木塊與子彈間的摩擦力為Ff，則摩擦力對木塊所做的功為多少？摩擦力對子彈所做的功為多少？一對摩擦力做功的代數(shù)和是多少？圖7－1－7例3【精講精析】子彈所受的摩擦力向左，與子彈運(yùn)動的方向相反，因此，摩擦力對子彈所做的功W1＝－Ffl1；木塊所受的摩擦力向右，因此,摩擦力對木塊所做的功為W2＝Ffl2；一對摩擦力做功的代數(shù)和為W＝W1＋W2＝Ff(l2－l1)．【答案】

Ffl2－Ffl1

Ff(l2－l1)【方法總結(jié)】由牛頓第三定律可知，子彈與木塊間相互作用的滑動摩擦力大小相等、方向相反，但由于兩物體的位移不同，因此兩個力做功的代數(shù)和并不為零．變式訓(xùn)練3.(2012·衡水中學(xué)高一檢測)如圖7－1－8所示，B物體在拉力F的作用下向左運(yùn)動，在運(yùn)動過程中，A、B之間有相互作用的摩擦力，則對摩擦力做功的情況，下列說法中正確的是(

)圖7－1－8A．A、B都克服摩擦力做功B．摩擦力對A不做功C．摩擦力對B做負(fù)功D．摩擦力對A、B都不做功解析：選BC.對A、B受力分析如圖所示，物體A在Ff2作用下沒有位移,所以摩擦力對A不做功,故B正確；對物體B，F(xiàn)f1與位移夾角為180°，做負(fù)功，故C正確，A、D錯誤．作用力、反作用力做功的關(guān)系分析1.作用力與反作用力的特點(diǎn)：大小相等、方向相反，但作用在不同物體上．2.作用力、反作用力作用下物體的運(yùn)動特點(diǎn)：可能向相反方向運(yùn)動,也可能向相同方向運(yùn)動,也可能一個運(yùn)動而另一個靜止,還可能兩物體都靜止.熱點(diǎn)示例·創(chuàng)新拓展3.由W＝Flcosα