資源簡介 (共32張PPT)1.功課 標 要 求1 .理解功的概念和做功的兩個要素.2.會利用公式W=Fx cos α進行有關計算.3.理解正功、負功的含義,能解釋相關現象.思 維 導 圖一、功的概念1.功:如果物體受到力的作用,并在力的方向上發生了位移,這個力就對物體做了功.2.做功的兩個因素:力和物體在________的方向上發生位移.[導學1]做功的過程就是能量轉化的過程,做了多少功,就有多少能量發生了轉化.所以說功是能量轉化的量度.力二、功的計算1.功的公式:W=Fx cos α.2.功的單位:在國際單位制中,功的單位是焦耳,符號:J.3.功是標量,只有大小,沒有方向,運算法則是代數運算.[導學2](1)功的公式只適用于恒力做功的計算.(2)公式中x一般是選取地面為參考系時物體的位移.三、功的正負1.功的正負判斷夾角α cos α 功W 說明cos α=0 W=0 力F對物體________cos α>0 W>0 力F對物體做____功cos α<0 W<0 力F對物體做____功不做功正負2.總功的計算當一個物體在幾個力的共同作用下發生一段位移時,這幾個力對物體所做的總功等于:(1)各個分力分別對物體所做功的代數和.(2)幾個力的合力對物體所做的功.[導學3]力對物體做正功,這個力通常叫作動力,力對物體做負功,通常這個力叫作阻力.探究點一 功的理解和計算導學探究如圖所示,馬拉著小車(包括人)沿水平面勻速前進了一段距離.(1)小車(包括人)受到幾個力作用?每個力對小車做功嗎?是正功還是負功?(2)馬對小車做的功是否等于馬的拉力F(設F與水平方向的夾角為α)和小車的位移x的乘積?(3)拉力F一般分解為哪兩個分力?F做的功與哪個分力做的功相同?提示:小車(包括人)受到4個力作用:重力、支持力、拉力、摩擦力,其中拉力做正功,摩擦力做負功,重力和支持力不做功.提示:不等于.W=Fx cos α.提示:拉力可以分解為沿水平方向和豎直方向的兩個分力.F做的功與水平方向分力做的功相同.歸納總結1.對做功概念的理解(1)做功的兩個必要的因素:①作用在物體上的力.②物體在力的方向上發生的位移.(2)功是過程量:功總是與一個具體的過程相對應,要明確是哪個力(或幾個力)對哪個物體在哪個過程中所做的功.2.功的公式W=Fx cos α的理解(1)適用條件:公式中的F必須是恒力,公式W=Fx cos α不適用于變力做功的計算.(2)F與x、α必須是對應于同一過程的量.3.正功和負功的意義5.求合力做功的兩種方法由合力與分力的等效替代關系知,合力與分力做功也是可以等效替代的,因此計算合力的功有兩種方法:(1)先求物體所受的合力,再根據公式W合=F合x cos α求合力的功.(此法適用于合力恒定的情況)(2)先根據W=Fx cos α,求每個分力做的功W1、W2…Wn,再根據W合=W1+W2+…+Wn,求合力的功,即合力做的功等于各個力做功的代數和.(此法適用于任何情況)典例示范例1 如圖所示,小孩坐在雪橇上,小孩和雪橇的總質量為40 kg.大人施加的拉力F=100 N,方向與水平地面夾角為θ=37°,雪橇移動了x=2 m,雪橇與地面間的動摩擦因數μ=0.2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g取10 m/s2.求:(1)拉力T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)支持力N所做的功W4;(5)合力F合所做的功W.答案:160 J 答案:-136 J 答案:0 答案:0 答案:24 J解析:(1)對雪橇和小孩整體進行受力分析,如圖所示.拉力T所做的功W1=Tx cos θ=100×2×0.8 J=160 J.(2)N=G-T sin θ=40×10 N-100×0.6 N=340 Nf=μN=0.2×340 N=68 N摩擦力f所做的功W2=fx cos 180°=68×2×(-1) J=-136 J.(3)重力G所做的功W3=Gx cos 90°=0.(4)支持力N所做的功W4=Nx cos 90°=0.(5)合力F合所做的功W=W1+W2+W3+W4=24 J也可由合力求總功F合=T cos θ-f=100×0.8 N-68 N=12 NF合與x方向相同,所以W=F合x=12×2 J=24 J.素養訓練1 起重機以1 m/s2的加速度,將質量為100 kg的貨物由靜止勻加速向上提升,g取10m/s2,則第1 s內起重機對貨物做功為( )A.500 J B.550 JC.1000 J D.1100 J答案:B素養訓練2 質量為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L,如圖所示.物體相對斜面靜止,則下列說法錯誤的是( )A.重力對物體m做正功B.合力對物體m做正功C.摩擦力對物體m做負功D.支持力對物體m不做功答案:C解析:物體在水平方向移動,在豎直方向上沒有位移,所以重力做功為零,A錯誤;物體勻速運動,合力為0,合外力做功為0,B錯誤;根據平衡條件可得摩擦力大小為f=mg sin θ,方向沿斜面向上,則物體摩擦力做功為Wf=-f·L cos θ=-mgL sin θ cos θ<0,故C正確;根據平衡條件可得物體受到的支持力的大小為N=mg cos θ,所以支持力做功為WN=N·L sin θ=mg·L sin θcos θ>0,D錯誤.探究點二 摩擦力做功歸納總結1.摩擦力做功的特點摩擦力既可能做負功,也可能做正功,還可能不做功.如表所示:圖示做功情況做負功 滑動摩擦力 如圖甲所示,物體A在力F作用下向右運動,地面對它的滑動摩擦力做負功靜摩擦力 如圖乙所示,物體A、B在力F作用下一起向右加速運動(A、B相對靜止),物體A對B的靜摩擦力做負功2.一對相互作用的摩擦力做功一對相互作用的靜摩擦力做功的代數和為零,而一對相互作用的滑動摩擦力做功的代數和不為零.做正功 滑動摩擦力 如圖乙所示,物體A、B在力F作用下一起向右加速運動(A、B相對滑動),物體B對A的滑動摩擦力做正功靜摩擦力 如圖乙所示,物體A、B在力F作用下一起向右加速運動(A、B相對靜止),物體B對A的靜摩擦力做正功不做功 滑動摩擦力 如圖乙所示,物體B在力F作用下向右運動,物體A仍靜止,物體B對A的滑動摩擦力不做功靜摩擦力 如圖甲所示,物體A在力F作用下仍靜止在地面上時,地面對它的靜摩擦力不做功典例示范例2 質量為M的木板放在光滑的水平面上,一個質量為m的滑塊以某一速度沿木板表面從A點滑至B點,在木板上前進了L,而木板前進了l,如圖所示.若滑塊與木板間的動摩擦因數為μ,重力加速度為g,求摩擦力對滑塊、木板做功各為多少?摩擦力做的總功為多少?答案:-μmg(l+L) μmgl -μmgL解析:滑塊所受摩擦力f=μmg,位移大小為l+L,摩擦力與位移方向相反,故摩擦力對滑塊做的功為W1=-μmg(l+L);木板受的摩擦力f′=μmg,位移大小為l,摩擦力方向與其位移方向相同,故摩擦力對木板做的功W2=μmgl;摩擦力做的總功W=W1+W2=-μmgL.素養訓練3 兩個相同物塊P、Q分別在大小相等、方向如圖的恒力F1和F2作用下沿水平面向右運動,物塊與水平面的動摩擦因數相同.在它們前進相同距離的過程中,F1和F2做功分別為W1和W2,P、Q兩物塊克服摩擦力所做的功分別為Wf1和Wf2,則有( )A.W1 > W2,Wf1 > Wf2B.W1= W2,Wf1 > Wf2C.W1 > W2,Wf1= Wf2D.W1= W2,Wf1= Wf2答案:A解析:由功的概念可知W1= F1s,W2= F2s cos θ,因為F1= F2,則W1 > W2,Wf1= μmgs,Wf2= μ(mg - F2sin θ)s,則Wf1 > Wf2,故選A.素養訓練4 (多選)如圖所示,在皮帶傳送裝置中,皮帶把物體P勻速帶至高處,在此過程中,下述說法正確的是( )A.摩擦力對物體做正功B.摩擦力對物體做負功C.支持力對物體做正功D.合外力對物體做功為零答案:AD解析:皮帶把物體P勻速帶至高處的過程,物體受到的支持力垂直于傳送帶,受到的摩擦力沿傳送帶向上,故支持力對物體做功為零,摩擦力對物體做正功,A正確,B、C錯誤;由于物體做勻速直線運動,受到的合力為零,故合外力對物體做功為零,D正確.1.如圖,光滑水平地面上一質量為3 kg的物體,在F=10 N的水平拉力作用下由靜止開始移動2 m,該過程中F做功為( )A.6 J B.15 JC.20 J D.30 J答案:C解析:根據功的定義為力乘以力的作用點在力方向的位移,有W=Fx=10×2 J=20 J,故選C.2.水平力F先后作用于甲、乙兩物體,第一次甲物體沿力F方向在粗糙水平面運動了位移s,做功W1,第二次乙物體沿力F方向在光滑水平面運動了位移s,做功W2,則( )A.W1>W2 B.W1=W2C.W1答案:B解析:依題意,根據功的定義,知恒力 F 在兩種情況下對物體做的功一樣多,為W1=W2=Fs,故選B.3.如圖所示,物塊A、B在外力F的作用下一起沿水平地面做勻速直線運動,下列關于A對地面的滑動摩擦力做功和B對A的靜摩擦力做功的說法正確的是( )A.B對A的靜摩擦力做正功,A對地面的滑動摩擦力做負功B.B對A的靜摩擦力不做功,A對地面的滑動摩擦力做負功C.B對A的靜摩擦力做正功,A對地面的滑動摩擦力不做功D.B對A的靜摩擦力做負功,A對地面的滑動摩擦力做正功答案:C解析:對地面雖然有摩擦力,但在力的作用下地面沒有發生位移,所以A對地面的滑動摩擦力不做功,B對A的靜摩擦力的方向向右,A的位移也向右,所以B對A的靜摩擦力做正功,故選C.4.如圖所示,三個質量相同的物體靜止于同一光滑水平面上,分別施三個不同方向的外力,使它們以相同的加速度運動了相同的時間,則三個力對物體做功的大小關系是( )A.W1=W2=W3B.W1>W2=W3C.W1>W2>W3D.W1答案:A5.在加速向左運動的車廂中,一個人用力向前推車廂,如圖所示.人相對車廂未移動,則下列說法正確的是( )A.人對車廂不做功B.人對車廂做正功C.人對車廂做負功D.車廂對人做負功答案:C解析:對人進行受力分析如圖所示,由于人車向左加速運動,則加速度方向向左,則f-F0=ma,則車廂底部對人的靜摩擦力大于車廂豎直面對人的作用力,即車廂對人的作用力為f與F0的合力方向水平向左,車廂向左運動,位移方向向左,根據W=Fx可知,車廂對人做正功,根據牛頓第三定律,可知,人對車廂的作用力為f與F0的反作用力的合力,方向水平向右,車廂向左運動,位移方向向左,根據W=Fx可知,人對車廂做負功,A、B、D錯誤,C正確.1.功課 標 要 求1.理解功的概念和做功的兩個要素.2.會利用公式W=Fx cos α進行有關計算.3.理解正功、負功的含義,能解釋相關現象.思 維 導 圖必備知識·自主學習——突出基礎性 素養夯基一、功的概念1.功:如果物體受到力的作用,并在力的方向上發生了位移,這個力就對物體做了功.2.做功的兩個因素:力和物體在____的方向上發生位移.[導學1]做功的過程就是能量轉化的過程,做了多少功,就有多少能量發生了轉化.所以說功是能量轉化的量度.二、功的計算1.功的公式:W=Fx cos α.2.功的單位:在國際單位制中,功的單位是焦耳,符號:J.3.功是標量,只有大小,沒有方向,運算法則是代數運算.[導學2](1)功的公式只適用于恒力做功的計算.(2)公式中x一般是選取地面為參考系時物體的位移.三、功的正負1.功的正負判斷夾角α cos α 功W 說明α= cos α=0 W=0 力F對物體________0≤α< cos α>0 W>0 力F對物體做____功<α≤π cos α<0 W<0 力F對物體做____功2.總功的計算當一個物體在幾個力的共同作用下發生一段位移時,這幾個力對物體所做的總功等于:(1)各個分力分別對物體所做功的代數和.(2)幾個力的合力對物體所做的功.[導學3]力對物體做正功,這個力通常叫作動力,力對物體做負功,通常這個力叫作阻力.關鍵能力·合作探究——突出綜合性 素養形成探究點一 功的理解和計算導學探究如圖所示,馬拉著小車(包括人)沿水平面勻速前進了一段距離.(1)小車(包括人)受到幾個力作用?每個力對小車做功嗎?是正功還是負功?(2)馬對小車做的功是否等于馬的拉力F(設F與水平方向的夾角為α)和小車的位移x的乘積?(3)拉力F一般分解為哪兩個分力?F做的功與哪個分力做的功相同? 歸納總結1.對做功概念的理解(1)做功的兩個必要的因素:①作用在物體上的力.②物體在力的方向上發生的位移.(2)功是過程量:功總是與一個具體的過程相對應,要明確是哪個力(或幾個力)對哪個物體在哪個過程中所做的功.2.功的公式W=Fx cos α的理解(1)適用條件:公式中的F必須是恒力,公式W=Fx cos α不適用于變力做功的計算.(2)F與x、α必須是對應于同一過程的量.3.正功和負功的意義4.正功和負功的兩種判斷方法(1)根據力F與位移x的夾角α進行判斷0≤α<時,力對物體做正功;α=時,力對物體不做功;<α≤π時,力對物體做負功.此方法一般用于研究物體做直線運動的情況.(2)根據力F與速度v的夾角α進行判斷0≤α<時,力對物體做正功;α=時,力對物體不做功;<α≤π時,力對物體做負功.此方法一般用于研究物體做曲線運動的情況.5.求合力做功的兩種方法由合力與分力的等效替代關系知,合力與分力做功也是可以等效替代的,因此計算合力的功有兩種方法:(1)先求物體所受的合力,再根據公式W合=F合x cos α求合力的功.(此法適用于合力恒定的情況)(2)先根據W=Fx cos α,求每個分力做的功W1、W2…Wn,再根據W合=W1+W2+…+Wn,求合力的功,即合力做的功等于各個力做功的代數和.(此法適用于任何情況) 典例示范例1 如圖所示,小孩坐在雪橇上,小孩和雪橇的總質量為40 kg.大人施加的拉力F=100 N,方向與水平地面夾角為θ=37°,雪橇移動了x=2 m,雪橇與地面間的動摩擦因數μ=0.2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g取10 m/s2.求:(1)拉力T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)支持力N所做的功W4;(5)合力F合所做的功W.素養訓練1 起重機以1 m/s2的加速度,將質量為100 kg的貨物由靜止勻加速向上提升,g取10m/s2,則第1 s內起重機對貨物做功為( )A.500 J B.550 JC.1000 J D.1100 J素養訓練2 質量為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L,如圖所示.物體相對斜面靜止,則下列說法錯誤的是( )A.重力對物體m做正功B.合力對物體m做正功C.摩擦力對物體m做負功D.支持力對物體m不做功探究點二 摩擦力做功歸納總結1.摩擦力做功的特點摩擦力既可能做負功,也可能做正功,還可能不做功.如表所示:圖示 做功情況做負功 滑動摩擦力 如圖甲所示,物體A在力F作用下向右運動,地面對它的滑動摩擦力做負功靜摩擦力 如圖乙所示,物體A、B在力F作用下一起向右加速運動(A、B相對靜止),物體A對B的靜摩擦力做負功做正功 滑動摩擦力 如圖乙所示,物體A、B在力F作用下一起向右加速運動(A、B相對滑動),物體B對A的滑動摩擦力做正功靜摩擦力 如圖乙所示,物體A、B在力F作用下一起向右加速運動(A、B相對靜止),物體B對A的靜摩擦力做正功不做功 滑動摩擦力 如圖乙所示,物體B在力F作用下向右運動,物體A仍靜止,物體B對A的滑動摩擦力不做功靜摩擦力 如圖甲所示,物體A在力F作用下仍靜止在地面上時,地面對它的靜摩擦力不做功2.一對相互作用的摩擦力做功一對相互作用的靜摩擦力做功的代數和為零,而一對相互作用的滑動摩擦力做功的代數和不為零. 典例示范例2 質量為M的木板放在光滑的水平面上,一個質量為m的滑塊以某一速度沿木板表面從A點滑至B點,在木板上前進了L,而木板前進了l,如圖所示.若滑塊與木板間的動摩擦因數為μ,重力加速度為g,求摩擦力對滑塊、木板做功各為多少?摩擦力做的總功為多少?素養訓練3 兩個相同物塊P、Q分別在大小相等、方向如圖的恒力F1和F2作用下沿水平面向右運動,物塊與水平面的動摩擦因數相同.在它們前進相同距離的過程中,F1和F2做功分別為W1和W2,P、Q兩物塊克服摩擦力所做的功分別為Wf1和Wf2,則有( )A.W1 > W2,Wf1 > Wf2B.W1= W2,Wf1 > Wf2C.W1 > W2,Wf1= Wf2D.W1= W2,Wf1= Wf2素養訓練4 (多選)如圖所示,在皮帶傳送裝置中,皮帶把物體P勻速帶至高處,在此過程中,下述說法正確的是( )A.摩擦力對物體做正功B.摩擦力對物體做負功C.支持力對物體做正功D.合外力對物體做功為零隨堂演練·自主檢測——突出創新性 素養達標 1.如圖,光滑水平地面上一質量為3 kg的物體,在F=10 N的水平拉力作用下由靜止開始移動2 m,該過程中F做功為( )A.6 J B.15 JC.20 J D.30 J2.水平力F先后作用于甲、乙兩物體,第一次甲物體沿力F方向在粗糙水平面運動了位移s,做功W1,第二次乙物體沿力F方向在光滑水平面運動了位移s,做功W2,則( )A.W1>W2 B.W1=W2C.W13.如圖所示,物塊A、B在外力F的作用下一起沿水平地面做勻速直線運動,下列關于A對地面的滑動摩擦力做功和B對A的靜摩擦力做功的說法正確的是( )A.B對A的靜摩擦力做正功,A對地面的滑動摩擦力做負功B.B對A的靜摩擦力不做功,A對地面的滑動摩擦力做負功C.B對A的靜摩擦力做正功,A對地面的滑動摩擦力不做功D.B對A的靜摩擦力做負功,A對地面的滑動摩擦力做正功4.如圖所示,三個質量相同的物體靜止于同一光滑水平面上,分別施三個不同方向的外力,使它們以相同的加速度運動了相同的時間,則三個力對物體做功的大小關系是( )A.W1=W2=W3B.W1>W2=W3C.W1>W2>W3D.W15.在加速向左運動的車廂中,一個人用力向前推車廂,如圖所示.人相對車廂未移動,則下列說法正確的是( )A.人對車廂不做功B.人對車廂做正功C.人對車廂做負功D.車廂對人做負功第四章 機械能及其守恒定律1.功必備知識·自主學習一、2.力二、1.不做功 正 負關鍵能力·合作探究探究點一【導學探究】提示:(1)小車(包括人)受到4個力作用:重力、支持力、拉力、摩擦力,其中拉力做正功,摩擦力做負功,重力和支持力不做功.(2)不等于.W=Fx cos α.(3)拉力可以分解為沿水平方向和豎直方向的兩個分力.F做的功與水平方向分力做的功相同.【典例示范】例1 解析:(1)對雪橇和小孩整體進行受力分析,如圖所示.拉力T所做的功W1=Tx cos θ=100×2×0.8 J=160 J.(2)N=G-T sin θ=40×10 N-100×0.6 N=340 Nf=μN=0.2×340 N=68 N摩擦力f所做的功W2=fx cos 180°=68×2×(-1) J=-136 J.(3)重力G所做的功W3=Gx cos 90°=0.(4)支持力N所做的功W4=Nx cos 90°=0.(5)合力F合所做的功W=W1+W2+W3+W4=24 J也可由合力求總功F合=T cos θ-f=100×0.8 N-68 N=12 NF合與x方向相同,所以W=F合x=12×2 J=24 J.答案:(1)160 J (2)-136 J (3)0 (4)0 (5)24 J素養訓練1 解析:根據牛頓第二定律得:T-mg=ma,解得T=mg+ma=100×(10+1)N=1 100 N.上升的位移x=at2=×1×12 m=0.5 m.則拉力做功W=Tx=1 100×0.5 J=550 J.故B正確,A、C、D錯誤.答案:B素養訓練2 解析:物體在水平方向移動,在豎直方向上沒有位移,所以重力做功為零,A錯誤;物體勻速運動,合力為0,合外力做功為0,B錯誤;根據平衡條件可得摩擦力大小為f=mg sin θ,方向沿斜面向上,則物體摩擦力做功為Wf=-f·L cos θ=-mgL sin θ cos θ<0,故C正確;根據平衡條件可得物體受到的支持力的大小為N=mg cos θ,所以支持力做功為WN=N·L sin θ=mg·L sin θcos θ>0,D錯誤.答案:C探究點二【典例示范】例2 解析:滑塊所受摩擦力f=μmg,位移大小為l+L,摩擦力與位移方向相反,故摩擦力對滑塊做的功為W1=-μmg(l+L);木板受的摩擦力f′=μmg,位移大小為l,摩擦力方向與其位移方向相同,故摩擦力對木板做的功W2=μmgl;摩擦力做的總功W=W1+W2=-μmgL.答案:-μmg(l+L) μmgl -μmgL素養訓練3 解析:由功的概念可知W1= F1s,W2= F2s cos θ,因為F1= F2,則W1 > W2,Wf1= μmgs,Wf2= μ(mg - F2sin θ)s,則Wf1 > Wf2,故選A.答案:A素養訓練4 解析:皮帶把物體P勻速帶至高處的過程,物體受到的支持力垂直于傳送帶,受到的摩擦力沿傳送帶向上,故支持力對物體做功為零,摩擦力對物體做正功,A正確,B、C錯誤;由于物體做勻速直線運動,受到的合力為零,故合外力對物體做功為零,D正確.答案:AD隨堂演練·自主檢測1.解析:根據功的定義為力乘以力的作用點在力方向的位移,有W=Fx=10×2 J=20 J,故選C.答案:C2.解析:依題意,根據功的定義,知恒力 F 在兩種情況下對物體做的功一樣多,為W1=W2=Fs,故選B.答案:B3.解析:對地面雖然有摩擦力,但在力的作用下地面沒有發生位移,所以A對地面的滑動摩擦力不做功,B對A的靜摩擦力的方向向右,A的位移也向右,所以B對A的靜摩擦力做正功,故選C.答案:C4.解析:依題意,三個質量相同的物體在水平方向運動時加速度相同,且水平面光滑,假定物體質量為m、加速度為a,則有F1=F2cos α=F3cos α=ma,則根據功的定義,三個力分別對物體所做的功為W1=F1x1,W2=F2x2cos α,W3=F3x3cos α,假定運動時間為t,依題意有x1=at2=x2=x3,則有W1=W2=W3,故B、C、D錯誤,A正確.答案:A5.解析:對人進行受力分析如圖所示,由于人車向左加速運動,則加速度方向向左,則f-F0=ma,則車廂底部對人的靜摩擦力大于車廂豎直面對人的作用力,即車廂對人的作用力為f與F0的合力方向水平向左,車廂向左運動,位移方向向左,根據W=Fx可知,車廂對人做正功,根據牛頓第三定律,可知,人對車廂的作用力為f與F0的反作用力的合力,方向水平向右,車廂向左運動,位移方向向左,根據W=Fx可知,人對車廂做負功,A、B、D錯誤,C正確.答案:C 展開更多...... 收起↑ 資源列表 教科版高中物理必修第二冊4-1功課件.ppt 教科版高中物理必修第二冊4-1功課時學案含答案.docx 縮略圖、資源來源于二一教育資源庫