高中物理-7.1-7.2能量和功課件-新人教版必修2

第七章機(jī)械能守恒定律2.功1.追尋守恒量--能量伽利略的理想實(shí)驗(yàn)：伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)〔斜面均光滑〕ABhh高度速度此消彼長(zhǎng)伽利略斜面實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，“有某一量是守恒的”，這個(gè)量叫做能量或能。說(shuō)明：能量與物體的運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)，是對(duì)物體不同運(yùn)動(dòng)形式的統(tǒng)一的量度，不同的運(yùn)動(dòng)形式對(duì)應(yīng)不同的能量。幾種常見(jiàn)的能量形式相互作用的物體憑借其位置而具有的能，叫做勢(shì)能。勢(shì)能包括重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能，叫做動(dòng)能。注意：在伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)中，小球的動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，但二者的總量是保持不變的．1．在圖5-1所示的伽利略的斜面理想實(shí)驗(yàn)中〔斜面光滑〕，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A．小球從A到B運(yùn)動(dòng)的過(guò)程動(dòng)能保持不變B．小球從A到B運(yùn)動(dòng)的過(guò)程勢(shì)能減少C．只有小球從B到C運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中動(dòng)能和勢(shì)能的總和不變D．小球在斜面CD上運(yùn)動(dòng)的最大距離等于AB2．以下實(shí)例中,動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能的是()A．豎直上拋的正在上升的石塊.B．上緊發(fā)條的玩具汽車(chē)正在行駛.C．從高處下落的乒乓球D．從斜槽上滾下的鋼珠BA3．關(guān)于伽利略的斜面實(shí)驗(yàn),以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是〔

〕A．無(wú)論斜面是否光滑,小球滾上的高度一定與釋放的高度相同.B．實(shí)際上,小球滾上的高度會(huì)比釋放的高度要小一些.C．只有在斜面絕對(duì)光滑的理想條件下,小球滾上的高度才與釋放的高度相同.D．伽利略的斜面理想實(shí)驗(yàn)反映了在小球的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中存在某個(gè)守恒量.BCD

在認(rèn)識(shí)能量的歷史過(guò)程中，人們建立了功的概念，因而功和能是兩個(gè)密切聯(lián)系的物理量，即如果物體在力的作用下能量發(fā)生了變化，那么這個(gè)力一定對(duì)物體做了功。那么，功的概念是怎么建立的，我們又怎樣計(jì)算呢？請(qǐng)同學(xué)們回憶初中學(xué)過(guò)的功的知識(shí)，舉例說(shuō)明什么是做功過(guò)程？做功過(guò)程需要滿足什么條件？做功的兩個(gè)必要因素：公式:

W=Fl功的單位:焦耳符號(hào):J力物體在力的方向上通過(guò)一定的距離{發(fā)生位移二功FF如圖,物塊在水平拉力F作用下發(fā)生位移l拉力F做功

W=FlFlmgf重力mg不做功支持力FN不做功FN做功的兩個(gè)必要因素：力物體在力的方向上{發(fā)生位移力的方向和位移的方向相同時(shí)，

W=Fl力的方向和位移的方向垂直時(shí)，不做功力的方向和位移的方向夾角時(shí)？F結(jié)論：lFF⊥F∥F其中

為力的方向與位移的方向之間的夾角方案1：分解力結(jié)論：Fll⊥l∥F其中

為力的方向與位移的方向之間的夾角方案2：分解位移說(shuō)明:③力和位移必須具備同時(shí)性②只適用于求恒力做功①

F表示力的大小，l表示位移的大小，表示力的方向和位移的方向之間的夾角如何判斷力的方向與位移的方向之間的夾角？

數(shù)學(xué)知識(shí)：兩條直線的夾角兩條有向線段的夾角討論:③當(dāng)時(shí),①當(dāng)時(shí),②當(dāng)時(shí),W>0，力對(duì)物體做正功；W=0，力對(duì)物體不做功；W<0，力對(duì)物體做負(fù)功,或說(shuō)成物體克服這個(gè)力做功.丁FlFl丙甲Fl乙Fl小車(chē)的位移為l，水平向右，求外力F做的功思考：功是標(biāo)量還是矢量？如何判斷一個(gè)物理量是標(biāo)量還是矢量？1、標(biāo)量沒(méi)有方向，矢量有方向2、運(yùn)算法那么標(biāo)量代數(shù)相加減，矢量加減滿足平行四邊形法那么結(jié)論：功是標(biāo)量

正代表動(dòng)力做功,使物體的能量增加

負(fù)代表阻力做功,使物體的能量減少．功的正、負(fù)號(hào)不表示方向，僅表示做功的效果不同3．正功與負(fù)功及不做功的判定(1)根據(jù)力和位移方向間的夾角判定．(2)根據(jù)力和速度方向間的夾角判定．當(dāng)力的方向或速度方向變化時(shí)，可看力和速度的夾角大小，當(dāng)F、v夾角為銳角時(shí)，F(xiàn)為動(dòng)力，做正功；F、v夾角為鈍角時(shí)，F(xiàn)為阻力，做負(fù)功；F、v夾角為直角時(shí)，F(xiàn)既不是動(dòng)力，也不是阻力，不做功．此法多用于曲線運(yùn)動(dòng)中．計(jì)算幾個(gè)力所做總功的方法：〔2〕先求出各個(gè)力所做的功，再求其代數(shù)和．〔1〕先求出這幾個(gè)力的合力F的大小和方向，再求合力F所做的功，即為總功．

特別提醒：方法1僅適用于幾個(gè)力同時(shí)作用于物體的情況，因?yàn)橹挥挟?dāng)這幾個(gè)力同時(shí)作用于物體上時(shí)，才能求出它們的合力；方法2那么不管幾個(gè)力同時(shí)作用，還是作用時(shí)間有先后均適用．

即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀)1．(2011年新余高一檢測(cè))用水平恒力F作用于質(zhì)量為M的物體上使之在光滑的水平面上沿力的方向移動(dòng)距離為l，恒力做功為W1；再用該恒力作用于質(zhì)量為m(m<M)的物體上，使之在粗糙的水平面上移動(dòng)同樣的距離l，恒力做功為W2，那么兩次恒力做功的關(guān)系是()A．W1>W2B．W1<W2C．W1＝W2D．無(wú)法判斷解析：選C.恒力做功是指力F所做的功，根據(jù)功的定義，力F所做的功只與力F的大小及物體在力F的方向上發(fā)生的位移大小的乘積有關(guān)，不需考慮其他力的影響，因兩次的恒力相同，位移也相同，所以做功相同，故此題選C.即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀)2.如圖7－1－1所示，兩個(gè)互相垂直的力F1和F2作用在同一物體上，F(xiàn)1＝4N，F(xiàn)2＝3N．物體由靜止運(yùn)動(dòng)1m的距離，那么物體所受合力及合力做的功正確的選項(xiàng)是()圖7－1－1A．7N7JB．1N1JC．5N5JD．5N7J圖7－1－22.圖象法：變力的功W可用F－l圖線與l軸所包圍的面積表示．l軸上方的面積表示力對(duì)物體做正功的多少，l軸下方的面積表示力對(duì)物體做負(fù)功的多少．3．微元法：當(dāng)力的大小不變，力的方向時(shí)刻與速度同向(或反向)時(shí)，把物體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程分為很多小段，這樣每一小段可以看成直線，先求力在每一小段上的功，再求和即可．例如：如圖7－1－3所示，物體在大小不變、方向始終沿著圓周的切線方向的一個(gè)力F的作用下繞圓周運(yùn)動(dòng)了一圈，又回到出發(fā)點(diǎn)．圓周的半徑為R，求力F做的功時(shí)，圖7－1－3力F的方向在隨時(shí)變化，是一個(gè)變力，所以不能亂套用公式．而這時(shí)，我們把整個(gè)的圓周分成很短的間隔Δs1、Δs2、Δs3…因?yàn)槊恳欢魏芏?，這樣在每一段上，我們可近似認(rèn)為F和位移Δs在同一直線上并且同向，故W＝F(Δs1＋Δs2＋Δs3＋…)＝2πRF.因此功等于力F與物體實(shí)際路徑長(zhǎng)度的乘積．即W＝Fs.對(duì)于滑動(dòng)摩擦力、空氣阻力，方向總是與v反向，故W＝－Ff·s.4．等效替換法：假設(shè)某一變力的功和某一恒力的功相等，那么可以用求得的恒力的功來(lái)作為變力的功．即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀)3.在水平面上，有一彎曲的槽道AB，槽道由半徑分別為R/2和R的兩個(gè)半圓構(gòu)成(圖7－1－4)，現(xiàn)用大小恒為F的拉力將一光滑小球從A點(diǎn)沿槽道拉至B點(diǎn)，假設(shè)拉力F的方向時(shí)刻均與小球運(yùn)動(dòng)方向一致，那么此過(guò)程中拉力所做的功為()圖7－1－41．摩擦力做功的特點(diǎn)(1)滑動(dòng)摩擦力和靜摩擦力都可以對(duì)物體不做功．圖7－1－5①如圖7－1－5所示，物塊A從斜槽上滑下，最后停在固定的平板車(chē)B上．在物塊A與平板車(chē)B相對(duì)滑動(dòng)的過(guò)程中，平板車(chē)B所受的滑動(dòng)摩擦力不做功．②手握瓶子使其水平運(yùn)動(dòng)，此時(shí)瓶所受靜摩擦力與移動(dòng)位移垂直，故靜摩擦力對(duì)瓶子不做功．(2)滑動(dòng)摩擦力和靜摩擦力都可以對(duì)物體做負(fù)功．①在圖7－1－5中，在物塊A與平板車(chē)B相對(duì)滑動(dòng)的過(guò)程中，物塊A所受的滑動(dòng)摩擦力對(duì)物塊A做負(fù)功．②如圖7－1－6所示，在一與水平方向夾角為θ的傳送帶上，有一物體A隨傳送帶一起勻速向下運(yùn)動(dòng)，在這里靜摩擦力對(duì)物體A做負(fù)功．圖7－1－6(3)滑動(dòng)摩擦力和靜摩擦力都可以對(duì)物體做正功．①在圖7－1－5中，如果平板車(chē)不固定，且地面光滑，在物塊A滑上平板車(chē)B的過(guò)程中，物塊A對(duì)平板車(chē)B的滑動(dòng)摩擦力與平板車(chē)B運(yùn)動(dòng)方向相同，在這里滑動(dòng)摩擦力對(duì)平板車(chē)B做正功．②在圖7－1－6中，如果物體A隨傳送帶一起勻速向上運(yùn)動(dòng)，物體A所受靜摩擦力與物體位移方向一致，靜摩擦力對(duì)物體A做正功．特別提醒：(1)一對(duì)靜摩擦力的功一定是相等的，且一正一負(fù)．(2)一對(duì)滑動(dòng)摩擦力的功不相等，且負(fù)功大于正功．2．作用力、反作用力做功的特點(diǎn)(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、反作用力作用下的物體運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：可能向相反方向運(yùn)動(dòng)，也可能向同一方向運(yùn)動(dòng)．也可能一個(gè)運(yùn)動(dòng)，而另一個(gè)靜止，還可能兩物體都靜止．(3)由W＝Flcosα不難判斷，作用力的功與反作用力的功的特點(diǎn)：沒(méi)有必然的關(guān)系，即不一定一正一負(fù)，也不一定絕對(duì)值相等．即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀)4．(2011年鄭州高一檢測(cè))關(guān)于一對(duì)作用力和反作用力的功，以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是()A．如果其中一個(gè)力做正功，那么另一個(gè)力必做負(fù)功B．一對(duì)作用力與反作用力做功可能都為零C．這兩個(gè)力一定同時(shí)都做正功或同時(shí)都做負(fù)功D．一對(duì)作用力與反作用力做功的代數(shù)和必為零解析：選B.一對(duì)作用力與反作用力雖然大小相等，方向相反，但它們的位移關(guān)系不確定，故這對(duì)力做的功的關(guān)系也不確定．B正確，A、C、D錯(cuò)誤．學(xué)生練習(xí)思考：體育課上小明踢足球的作用力大小為150N,足球在地上滾動(dòng)了20m后停止運(yùn)動(dòng)，小芳同學(xué)這樣計(jì)算小明對(duì)足球做的功W=150×20J=3000J。以上功的求法是否正確？例1:一個(gè)質(zhì)量m=150kg的雪橇，受到與水平方向成角斜向上方的拉力F=500N，在水平地面上移動(dòng)的距離l=5m。物體與地面的滑動(dòng)摩擦力f=100N，求力對(duì)物體所做的總功。例2:如下圖,光滑斜面長(zhǎng)為l,底角為，固定在水平地面上，一質(zhì)量為m的物塊〔不計(jì)大小〕由斜面頂端開(kāi)始下滑,求物塊下滑至底端的過(guò)程中各力做的功.mgFNmgFNl學(xué)生練習(xí)例3:如下圖，在傾角α=37°的斜面上，質(zhì)量m=10kg的物體在平行斜面向上的拉力F=120N作用下，沿斜面上滑距離l=2m，物體與斜面間動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5?！?〕計(jì)算各力對(duì)物體做的功；〔2〕計(jì)算物體所受各力所做的總功?！踩=10m/s2〕F學(xué)生練習(xí)例4:如下圖,物體A放置在水平桌面上，其右側(cè)固定著一個(gè)定滑輪O，細(xì)繩跨過(guò)定滑輪