第一章 第1节 机械功（教师用书）-2022-2023学年新教材高中物理必修第二册【正禾一本通】同步课堂高效讲义（鲁科版2019）

【素养目标】 第 1 节 机械功 物理观念 能理解功的概念；正确理解功的标量性，掌握正功和负功的正确含义。 科学思维 能在实际情况中判断力的做功情况进而进行功的计算。 科学态度与责任 能从物理学的角度解释自然现象，在功表达式的推导过程中，培养科学、 严谨的研究态度。 一、机械功的含义 1. 功的含义 如果施力于某物体，并使该物体在力的方向上移动一段距离，则力对这个物体做了功。 2. 做功的两个必要因素(1)作用在物体上的力。 (2)物体在力的方向上发生位移。3．功的公式：W＝Fs cos α。(1)定义式中的 F 应为恒力。 (2) s 表示物体沿力的方向运动的位移大小。 (3) α是力 F 与位移 s 方向之间的夹角。 4．功的单位 (1) 功的国际单位是焦耳，简称焦，符号是 J。 (2) 1 J 等于 1 N 的力使物体在力的方向上发生 1 m 的位移时所做的功。 二、机械功的计算 1. 正功和负功 α的取值 W 的取值 含义 0≤α＜π 2 W＞0 力 F 对物体做正功 α＝π 2 W＝0 力 F 不做功 π＜α≤π 2 W＜0 力 F 对物体做负功(或说成物体克服力 F 做功) 2. 总功的计算 (1) 方法一：几个力对物体做的总功，等于各个力分别对物体做功的代数和，即 W 总＝W1 ＋W2＋W3＋…＝F1s cos α1＋F2s cos α2＋F3s cos α3＋…。 (2) 方法二：求几个力的总功时，也可以先求这几个力的合力，再应用功的定义式求合力 做的功，即 W 总＝F 合 s cos α。 1．判断正误 (1)物体只要受力的作用，力对物体一定做功。( × ) (2)从水平地面上滚动的足球，重力对足球不做功。( √ ) (3)只有在力和位移方向相同时，力才对物体做功。( × ) (4)功是标量，只有大小，没有方向。( √ ) (5)力促使物体运动时做正功，阻碍物体运动时做负功。( √ ) 2．链接实景 分析图中的哪个人对物体做了功？ 提示： 小川拉着重物上升的过程，小川对重物做了功，其他三人都没有对物体做功。 学生用书 第 2 页 知识点一 功的理解及正功、负功的判断 (1) 如图所示，坐在雪橇上的人与雪橇的总质量为 m，在与水平面成θ角的恒定拉力 F 作用下，沿水平地面向右移动了一段距离 l。雪橇所受的重力、支持力是否做功？ 提示：重力、支持力和位移方向垂直，故不做功。 (2) 上图中拉力 F 做什么功？地面对雪橇的摩擦力做什么功？ 提示：拉力 F 做正功，摩擦力做负功。 (3) 上图中雪橇做匀加速运动，合力做什么功？雪橇做匀减速运动，合力做什么功？ 提示：雪橇做匀加速运动，合力做正功。雪橇做匀减速运动，合力做负功。 1. 正功、负功的物理意义 动力学角度 能量角度 正功 表示这个力对物体来说是动力 力对物体做正功，使物体获得能量 负功 表示这个力对物体来说是阻力 物体克服外力做功，使物体失去能量 2. 判断力是否做功及做功正、负的方法 (1) 看力 F 的方向与位移 s 的方向间的夹角α——常用于恒力做功的情形。 例如(如甲图所示)，光滑水平面上有一光滑斜面 b，a 由斜面顶端静止滑下，b 对 a 的支持力 N 对 a 物体做了负功，因为支持力 N 与位移 s 之间的夹角始终大于 90˚。 甲 (2) 看力 F 的方向与速度v的方向间的夹角α——常用于曲线运动的情形。 例如(如图乙所示)，人造地球卫星在椭圆轨道上运行，由图示中的 a 点运动到 b 点的过程中，万有引力做负功。因为万有引力的方向和速度方向的夹角始终大于 90˚。 乙 如图所示，在以下所描述的情景中，关于力做功判断正确的是( ) A. 如图甲所示，运动员下滑过程中，雪面的支持力做正功 B. 如图乙所示，运动员借助撑杆起跳过程中，克服撑杆弹力做功C．如图丙所示，运动员将冰壶向前推的过程中，对冰壶做正功D．如图丁所示，杠铃被举在空中时，运动员对杠铃做正功 C [雪面的支持力与人的运动方向始终垂直，做功为零，故 A 错误；运动员借助撑杆起跳过程中，撑杆对人做正功，不能说成克服撑杆弹力做功，故 B 错误；运动员将冰壶向前推的过程中，推力与冰壶运动方向一致，对冰壶做正功，故 C 正确；杠铃被举在空中时，在举 力方向上没有位移，不做功，故 D 错误。] 学生用书 第 3 页 针对练 1.(2022·浙江省湖州市高一下学期期末)如图甲为一女士站立在台阶式自动扶梯上正在匀速上楼，如图乙为一男士站立在履带式自动人行道上正在匀速上楼。下列关于两人受 到的力做功判断正确的是( ) A．甲图中支持力对人做正功B．乙图中支持力对人做正功C．甲图中摩擦力对人做负功D