2019-2020學(xué)年高中物理 第七章 機(jī)械能守恒定律 第1節(jié) 追尋守恒量—能量第2節(jié) 功課件 新人教版必修2

第1節(jié)追尋守恒量能量第2節(jié)功,學(xué)習(xí)目標(biāo),1.知道守恒是自然界的重要規(guī)律,初步領(lǐng)會(huì)能量轉(zhuǎn)化、變中有恒的思想。2.知道相互作用的物體憑借其位置而具有的能量叫做勢(shì)能,物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量叫做動(dòng)能。3.初步認(rèn)識(shí)做功與能量變化的關(guān)系。4.理解功的概念,知道做功的兩個(gè)要素,知道功的計(jì)算公式和單位,知道w=flcos的適用范圍。5.知道功是標(biāo)量,知道負(fù)功的兩種等價(jià)說法,初步理解正功、負(fù)功的物理意義。6.會(huì)根據(jù)公式計(jì)算多個(gè)力的總功。,自主學(xué)習(xí),教材提煉,知識(shí)梳理一、追尋守恒量能量1.勢(shì)能:相互作用的物體憑借其而具有的能量。2.動(dòng)能:物體由于而具有的能量。3.能的轉(zhuǎn)化:在伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)中,小球的勢(shì)能和動(dòng)能可相互轉(zhuǎn)化。,位置,運(yùn)動(dòng),二、功1.功的概念和公式,力的方向,位移,fl,flcos,力的大小,焦耳,不做功,做正功,做負(fù)功,3.總功當(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?？梢宰C明,它也就是這幾個(gè)力的對(duì)物體所做的功。,代數(shù)和,合力,練一練,1.物質(zhì)、能量、信息構(gòu)成世界的基本要素,下面關(guān)于能量的認(rèn)識(shí)中正確的是()a.一個(gè)物體具有的能量總是守恒的b.在任何過程中能量總是一個(gè)守恒量c.物體對(duì)外做了功,它具有的能量將增加d.地面上滾動(dòng)的足球最終停下來,說明能量消失了,b,解析:能量是描述物體運(yùn)動(dòng)屬性的重要物理量,在任何過程中能量總是一個(gè)守恒量,所謂“守恒”是指系統(tǒng)中能量相互轉(zhuǎn)化時(shí)總量不變,而不是指一個(gè)物體具有的能量不變,a錯(cuò)誤,b正確;能量的轉(zhuǎn)化是通過做功過程實(shí)現(xiàn)的,物體對(duì)外做功的過程即是能量釋放的過程,c錯(cuò)誤;地面上滾動(dòng)的足球最終停下來,其機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,能量是不可能消失的,只會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移,d錯(cuò)誤。,2.如圖所示,起重機(jī)的鋼繩上懸掛著重物。下列說法正確的是()a.當(dāng)重物靜止時(shí),重力不做功,鋼繩的拉力做正功b.當(dāng)重物沿水平方向勻速移動(dòng)時(shí),重力和鋼繩拉力都不做功c.當(dāng)重物沿豎直方向向上移動(dòng)時(shí),重力和鋼繩拉力都做正功d.當(dāng)重物沿豎直方向向下移動(dòng)時(shí),重力和鋼繩拉力都做負(fù)功,b,3.一只質(zhì)量為0.7kg的球靜止在水平地面上,某同學(xué)向球踢了一腳,踢球用的力為50n,10s內(nèi)足球在地面上滾動(dòng)了20m后停下,則()a.人對(duì)足球做了1000j的功b.足球滾動(dòng)過程中地面對(duì)球的支持力不做功c.人對(duì)足球做功的功率為100wd.踢出去的足球,獲得了1000j的動(dòng)能,b,解析:題中所給出的物理量不具有同一性,即不屬于同一過程或同一狀態(tài),無法求得功等物理量。,4.一飛船返回艙進(jìn)入大氣層后,在離地面20km處打開減速傘,如圖所示。在返回艙減速下降的過程中()a.合力做負(fù)功b.重力做負(fù)功c.空氣阻力做正功d.傘繩拉力做正功,a,解析:在減速下降過程中,空氣阻力向上,重力向下,合力向上,傘繩的拉力向上,而位移向下,故合力做負(fù)功,重力做正功,空氣阻力做負(fù)功,傘繩的拉力做負(fù)功,故a正確,b,c,d錯(cuò)誤。,5.(2018浙江6月學(xué)考)如圖所示,質(zhì)量為m的小車在與豎直方向成角的恒定拉力f作用下,沿水平地面向左運(yùn)動(dòng)一段距離l。在此過程中,小車受到的阻力大小恒為ff,則()a.拉力對(duì)小車做功為flcosb.支持力對(duì)小車做功為flsinc.阻力對(duì)小車做功為-ffld.重力對(duì)小車做功為mgl,c,解析:由做功的公式w=fx可得,拉力做功是flsin,重力與支持力與運(yùn)動(dòng)方向垂直,所以不做功,阻力做功是-ffl,故選c。,要點(diǎn)一功的理解和計(jì)算,課堂探究,例1質(zhì)量為m的物體靜止在傾角為的斜面上,如圖所示,物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為?，F(xiàn)使斜面水平向右勻速移動(dòng)距離l,物體與斜面相對(duì)靜止。關(guān)于各力對(duì)物體做的功,下列表述正確的是()a.斜面的支持力對(duì)物體不做功b.斜面的摩擦力對(duì)物體做功為-mglcos2c.重力對(duì)物體不做功d.合外力對(duì)物體做的功為mglsincos,c,思路探究:(1)物體受到哪些力的作用?(2)各力與位移夾角是多少?答案:(1)物體受到重力、斜面支持力、斜面的靜摩擦力的作用。(2)重力豎直向下,與位移方向垂直,夾角為90;支持力與位移方向的夾角為90-,摩擦力與位移方向的夾角為180-。,解析:物體處于靜止?fàn)顟B(tài),對(duì)物體受力分析可得:在豎直方向mg=fncos+ffsin,在水平方向fnsin=ffcos,解得fn=mgcos,ff=mgsin,支持力與水平方向的夾角為90-,支持力做的功為wfn=fnlcos(90-)=mglsincos;靜摩擦力與位移方向的夾角為180-,靜摩擦力做的功wff=fflcos(180-)=-mglsincos;重力豎直向下,與位移方向垂直,故重力不做功;wfn+wff=0,則合外力做功為零。綜上只有選項(xiàng)c正確。,規(guī)律方法,求力做功的基本思路(1)計(jì)算力做的功,首先明確是哪個(gè)力做的功。(2)功的正負(fù)與力的性質(zhì)無關(guān),只看力與位移的夾角。若00;若=0,則w=0;若90180,則w0。(3)求總功有兩種方法,可靈活選擇。,針對(duì)訓(xùn)練1:如圖所示,光滑斜面放在水平面上,斜面上用固定的豎直擋板擋住一個(gè)光滑的重球。當(dāng)整個(gè)裝置沿水平面向左減速運(yùn)動(dòng)的過程中,關(guān)于重球所受各力做功情況的說法中錯(cuò)誤的是()a.重力不做功b.斜面對(duì)球的彈力一定做正功c.擋板對(duì)球的彈力可能不做功d.擋板對(duì)球的彈力一定做負(fù)功,c,解析:對(duì)球進(jìn)行受力分析,如圖所示,球受到豎直向下的重力mg,垂直于斜面向上的彈力n2,擋板對(duì)它水平向右的彈力n1,而球的位移方向水平向左,重力方向與位移方向垂直,重力不做功,故a正確;由于整個(gè)裝置向左減速運(yùn)動(dòng),加速度水平向右,豎直方向受力平衡,則得n20,且n2與位移的夾角為銳角,斜面對(duì)球的彈力一定做正功,故b正確;設(shè)加速度為a,斜面的傾角為,根據(jù)牛頓第二定律得,豎直方向n2cos-mg=0,水平方向n1-n2sin=ma,由以上分析知n10,因?yàn)閾醢鍖?duì)球的彈力n1的方向與位移方向相反,所以n1一定做負(fù)功,故c錯(cuò)誤,d正確。故選c。,要點(diǎn)二摩擦力做功的特點(diǎn),例2質(zhì)量為m的長木板放在光滑水平地面上,如圖所示。一個(gè)質(zhì)量為m的滑塊以某一速度沿木板表面從a端滑到b點(diǎn),在木板上前進(jìn)的距離為l,而木板前進(jìn)的距離為l,若滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,求:(1)摩擦力對(duì)滑塊所做的功多大。(2)摩擦力對(duì)木板所做的功多大。,思路探究:(1)滑塊m和木板m受到的摩擦力大小和方向如何?(2)這一對(duì)摩擦力做功的和為正值還是負(fù)值?其絕對(duì)值的意義是什么?答案:(1)滑塊m受到的摩擦力大小為mg,方向向左;m受到的摩擦力大小為mg,方向向右。(2)這一對(duì)摩擦力做功的和為負(fù)值,其絕對(duì)值等于摩擦產(chǎn)生的熱量。,解析:由題圖可知,木板的位移為l時(shí),滑塊的位移為l+l,m與m之間的滑動(dòng)摩擦力ff=mg。由公式w=flcos,可得摩擦力對(duì)滑塊所做的功為wm=mglmcos180=-mg(l+l),負(fù)號(hào)表示做負(fù)功。摩擦力對(duì)木板所做的功為wm=mglm=mgl。,答案:(1)-mg(l+l)(2)mgl,誤區(qū)警示,對(duì)摩擦力做功的認(rèn)識(shí)(1)不能認(rèn)為摩擦力總是做負(fù)功,摩擦力可以做正功,可以做負(fù)功,也可以不做功,要搞清摩擦力與物體位移之間的關(guān)系,其中位移是相對(duì)地面的位移。(2)作用力與反作用力同時(shí)存在,作用力做功時(shí),反作用力可能做功,也可能不做功,可以做正功,也可以做負(fù)功。,針對(duì)訓(xùn)練2:以一定的初速度豎直向上拋出質(zhì)量為m的小球,它上升的最大高度為h,空氣阻力的大小恒為ff。則從拋出至落到地面的過程中()a.重力做的功mg(h+h)b.空氣阻力做的功-ffhc.克服空氣阻力做功ff(h+2h)d.外力對(duì)小球做的總功為mgh+ff(h+2h),c,解析:重力做功只跟物體的重力及物體始末位置的高度差有關(guān),即wg=mgh,a錯(cuò)誤;上升、下降過程中,阻力均做負(fù)功,上升過程中wff1=-ffh,下降過程中wff2=-ff(h+h),故整個(gè)過程中克服空氣阻力做功為ff(h+2h),b錯(cuò)誤,c正確;外力對(duì)小球做的總功為w總=wg+wff=mgh-ff(h+2h),d錯(cuò)誤。,要點(diǎn)三變力做功的計(jì)算,例3如圖所示,在光滑的水平面上,物塊在恒力f=100n作用下從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn),不計(jì)滑輪的大小,不計(jì)繩、滑輪間摩擦,h=2.4m,=37,=53,求拉力對(duì)物塊所做的功。,答案:100j,規(guī)律方法,(1)本題中在功的定義式w=flcos中,l是指力f作用點(diǎn)的位移。(2)求變力做功的三種方法:轉(zhuǎn)換法(如例3);微元法(如針對(duì)訓(xùn)練3);功能關(guān)系法(詳見動(dòng)能定理例2)。,針對(duì)訓(xùn)練3:如圖所示,一個(gè)人推磨,其推磨桿的力的大小始終為f,與磨桿始終垂直,作用點(diǎn)到軸心的距離為r,磨盤繞軸緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)。則在轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過程中推力f做的功為()a.0b.2rfc.2frd.-2rf,b,解析:由于f的方向一直都保持與作用點(diǎn)的速度方向一致,因此可把圓周劃分成很多小段來研究,如圖所示,當(dāng)各小段的弧長si足夠小(si0)時(shí),f的方向與該小段的位移方向一致,所以有wf=fs1+fs2+fs3+fsi=f2r=2rf(這等效于把曲線拉直)。,課堂達(dá)標(biāo),1.如圖所示,小朋友在彈性較好的蹦床上跳躍翻騰,盡情玩耍。在小朋友接觸床面向下運(yùn)動(dòng)的過程中,床面對(duì)小朋友的彈力做功情況是()a.先做負(fù)功,再做正功b.先做正功,再做負(fù)功c.一直做負(fù)功d.一直做正功,c,解析:小朋友接觸床面向下運(yùn)動(dòng)的過程中,彈性勢(shì)能不斷增加,彈力一直做負(fù)功,c正確。,2.如圖所示,重物p放在一長木板oa上,將長木板繞o端轉(zhuǎn)過一個(gè)小角度的過程中,重物p相對(duì)于木板始終保持靜止,關(guān)于木板對(duì)重物p的摩擦力和支持力做功的情況是()a.摩擦力對(duì)重物做正功b.摩擦力對(duì)重物做負(fù)功c.支持力對(duì)重物不做功d.支持力對(duì)重物做正功,d,解析:重物受到的摩擦力方向始終與速度方向垂直,故不做功,支持力方向始終與速度方向相同,故做正功。,3.汽車在水平公路上行駛,在速度從零增加到v的過程中,牽引力做功為w1,速度從v增加到2v的過程中,牽引力做功為w2。如果行駛過程中牽引力和阻力都不變,則w1和w2的關(guān)系為()a.w2=w1b.w2=2w1c.w2=3w1d.由于不知道阻力大小,因此不能確定,c,4.如圖所示,三個(gè)固定的斜面底邊長度相等,斜面傾角分別為30,45,60,斜面的表面情況相同。完全相同的三物體(可視為質(zhì)點(diǎn))a,b,c分別從三斜面的頂部滑到底部,在此過程中()a.物體a克服摩擦力做的功最多b.物體b克服摩擦力做的功