（課堂設(shè)計）2020高中物理 4.1 功學(xué)案 教科版必修2

1、第四章機械能和能源 第1節(jié)功導(dǎo)學(xué)目標(biāo) 1.理解功的概念，會用功的一般公式進(jìn)行計算，知道功有正、負(fù)之分.2.理解總功的概念，會計算合力的功1我們在初中就已經(jīng)學(xué)習(xí)過功的概念：功是_2做功的兩個必要因素是：一是_；二是_3請回答下面兩個問題：(1)在圖中兩個人分別向前、后拉車，他們所用的力對車產(chǎn)生的效果相同嗎？_(2)拖拉機耕地時，對犁的拉力F是斜向上方的，而犁是在水平方向運動的，此時拖拉機的拉力F對犁做功嗎？_一、功的計算公式問題情境1請根據(jù)下面的四個問題準(zhǔn)確地判斷出力做功的必要因素：(1)人推車前進(jìn)，推力對車做了功(2)豎直下落的小球，重力對小球做了功(3)足球沿水平地面滾動，地面對足球的支持力

2、不做功(4)運動員用腳將足球踢出去，在足球滾動的過程中，運動員對足球沒有做功2求解下列兩種情況下力F做的功(1)如果力的方向與物體的運動方向一致，應(yīng)該怎樣計算這個力做的功？物體在水平力F的作用下水平向右的位移為x，如圖1所示，求力F對物體做的功圖1圖2(2)若力的方向與物體的運動方向成某一角度，該怎樣計算功呢？物體在與水平方向成角的力F的作用下，沿水平方向向前行駛的距離為x，如圖2所示，求力F對物體所做的功要點提煉(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WFxcos .(2)式中的力F、位移x都是矢量，但功W卻是標(biāo)量(3)功的單位是焦耳，符號是J，1

3、 J1 N1 m1 Nm.(4)式中的F應(yīng)為恒力，因此要先判斷在做功的過程中力是恒力還是變力，若是恒力，方可利用公式直接進(jìn)行計算圖3例1如圖3所示，質(zhì)量為m2 kg的物體靜止在水平地面上，受到與水平面的夾角為37、大小F10 N的拉力作用，物體移動了x2 m，物體與地面間的動摩擦因數(shù)0.3，g取10 m/s2.求：(1)拉力F所做的功W1；(2)摩擦力f所做的功W2；(3)重力G所做的功W3；(4)彈力N所做的功W4；(5)合力F合所做的功W.即學(xué)即用1用水平恒力F作用于質(zhì)量為m的物體，使之在光滑的水平面上沿力的方向移動距離x，恒力F做功為W1；再用該恒力作用在質(zhì)量為2m的物體上，使之在粗糙的

4、水平面上移動同樣的距離x，恒力F做功為W2，則兩次恒力做功的關(guān)系是()AW1W2 BW1W2CW1W2 D無法判斷2如圖所示，力F大小相等，物體沿水平面運動的位移x也相同，下列哪種情況F做功最少()二、正功和負(fù)功問題情境功是標(biāo)量，但因為力和位移的夾角不同，使功有正、負(fù)之分那么，當(dāng)力的大小和位移大小確定后，力做功與否以及做功的正、負(fù)由什么決定呢？請同學(xué)們分析一個力做功時可能出現(xiàn)的下列各種情形：(1)當(dāng)時，cos 0，W0.這表示力F的方向跟位移x的方向_時，力F_.例如，物體在水平桌面上運動，重力G和支持力N都跟位移方向垂直，這兩個力_(2)當(dāng)00，W0.這表示力F對物體做_功例如，人用力拉車前

5、進(jìn)時，人的拉力F對車做_功(3)當(dāng)時，cos 0，W0.這表示力F對物體做_功例如，推著小車跑動的人，接近目的地時要減速，人向后拉車的力F對車做_功某力對物體做負(fù)功，往往說成“物體克服某力做功”要點提煉1由WFxcos 可知(1)當(dāng)00，力對物體做正功；(2)當(dāng)時，W0，力對物體做負(fù)功，或稱物體克服這個力做功；(3)當(dāng)時，W0，力對物體不做功2力對物體做正功，表示該力是動力；力對物體做負(fù)功，表示該力是阻力3功的正、負(fù)并不表示方向，也不表示功的大小，只表示是動力做功還是阻力做功圖4例2如圖4所示，物體A、B疊放在一起，A用繩系在固定的墻上，用力F拉著B右移用F拉、FAB、FBA分別表示繩中拉力、

6、A對B的摩擦力和B對A的摩擦力，則下面敘述中正確的是()AF做正功，F(xiàn)AB做負(fù)功，F(xiàn)BA做正功，F(xiàn)拉不做功BF、FBA做正功，F(xiàn)AB、F拉不做功CF做正功，F(xiàn)AB做負(fù)功，F(xiàn)BA和F拉不做功DF做正功，其他力都不做功即學(xué)即用3如圖5所示，沿斜面下滑的物體所受的三個力中做正功的是_，做負(fù)功的是_，不做功的是_圖54一木箱在粗糙的水平地面上運動，水平方向上只受水平力F和摩擦力的作用，那么()A如果木箱做勻速直線運動，F(xiàn)一定對木箱做正功B如果木箱做勻速直線運動，F(xiàn)可能對木箱做負(fù)功C如果木箱做勻加速直線運動，F(xiàn)一定對木箱做正功D如果木箱做勻加速直線運動，F(xiàn)可能對木箱做負(fù)功1功是力作用在物體上對空間的積累

7、效應(yīng)，即談到“功”，必有力作用在物體上并在力的方向上發(fā)生一段位移功是能量變化的量度，這個觀點是貫穿全章的主線2對公式WFxcos 要從三個方面理解：(1)功是針對某一力的，談到功時，一定要指明是哪個力對物體做了功；(2)力對物體做功只和物體的運動過程有關(guān)，只要F、x、相同，則恒力F做的功就相同，而與物體的運動狀態(tài)無關(guān)，即不管物體是加速運動、減速運動還是勻速運動；(3)由于位移與參考系的選取有關(guān)，所以功具有相對性3功是標(biāo)量，功的正負(fù)由夾角來確定正、負(fù)功的意義是：力對物體做正功，表示施力物體能夠把能量傳遞給受力物體、受力物體的能量增加；力對物體做負(fù)功表示受力物體把能量傳遞給其他的物體，受力物體的能

8、量減少，即物體克服外力做功4公式WFxcos 只適用于恒力做功的情形對于變力做功的問題可以用其他方式求解(“動能定理”一節(jié)里將會講得很透徹)第四章機械能和能源第1節(jié)功課前準(zhǔn)備區(qū)1力的大小與在力的方向上發(fā)生的位移大小的乘積2作用在物體上的力物體在力的方向上發(fā)生的位移3(1)效果不同(2)做功課堂活動區(qū)核心知識探究一、問題情境1(1)人推車前進(jìn)，車在人的推力作用下發(fā)生了一段位移(2)豎直下落的小球，小球在重力作用下發(fā)生了一段位移(3)地面對足球的支持力的方向垂直于地面，而足球的位移沿水平方向，在支持力的方向上無位移(4)腳與足球脫離后就不再對球施加作用力，無力當(dāng)然談不上做功2(1)WFx(2)雖然

9、F與位移方向不一致，但可以根據(jù)力F的作用效果把F沿兩個方向分解：即與位移方向一致的分力F1、與位移方向垂直的分力F2.則分力F1所做的功等于F1x，分力F2的方向跟位移的方向垂直，物體在F2的方向上沒有發(fā)生位移，所以F2所做的功等于零因此，力F對物體所做的功W等于F1x，而F1Fcos ，所以，WFxcos .例1(1)16 J(2)8.4 J(3)0(4)0(5)7.6 J解析(1)對物體進(jìn)行受力分析，如圖所示W(wǎng)1Fxcos 1020.8 J16 J(2)NGFsin 20 N100.6 N14 NfN0.314 N4.2 NW2fxcos 1804.22 J8.4 J(3)W3Gxcos

10、900(4)W4Nxcos 900(5)WW1W2W3W47.6 J或由合力求總功F合Fcos f100.8 N4.2 N3.8 NF合與x方向相同，則WF合x3.82 J7.6 J即學(xué)即用1C物體沿力的方向運動，恒力做功就是指力F做的功，根據(jù)WFxcos ，兩次做功中F、x、均相同，所以兩次F做功相同，即W1W2.2D由公式WFxcos 可知，由于幾種情況下，F(xiàn)、x都相同，因此cos 越小，力F做的功越少，D中cos 最小，故選D.二、問題情境(1)垂直不做功都不做功(2)正正(3)負(fù)負(fù)例2C根據(jù)WFxcos 可知，力F的作用點的位移不為零，且與F方向相同，所以F做正功；繩中拉力F拉的作用點的位移為零，所以F拉不做功；FBA作用點的位移為零，所以FBA不做功；FAB作用點的位移不為零，且與FAB反向，所以FAB做負(fù)功，應(yīng)選C.即學(xué)即用3GfN解析重力方向與位移方向的夾角小于90，所以重力做正功