第1章 第1节 机械功（Word教参）-【新课程学案】新教材2022-2023学年高中物理必修第二册（鲁科版2019）

　第1章　 功和机械能 第1节　机械功 核心素养导学 物理观念 (1)能理解功的概念，掌握做功的两个必要因素。 (2)能从特殊到一般，掌握功的一般表达式。 (3)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，进而分析该力做功给物体带来的相应能量的变化。 科学探究 通过恒力做功，探究变力做功(尝试采用微积分或者图像求解)。 科学态度与责任 在学习、理解功的概念和计算功的数值的过程中，培养科学、严谨的研究态度，了解机械做功对推动人类社会发展的现实意义。 一、机械功的含义 1．功的含义 如果作用于某物体的恒力大小为F，该物体沿力的方向运动的位移大小为s，则F与s的乘积称为机械功，简称功。 2．做功的两个要素 作用在物体上的力F和物体在力的方向上发生的位移s。 3．功的公式 (1)W＝Fscos α，式中的α是力的方向与位移方向的夹角。 (2)适用范围：该公式只适用于恒力做功。 (3)标矢性：功是标(选填“标”或“矢”)量。 (4)功是一个过程(选填“状态”或“过程”)量，描述了力的作用效果在空间上的累积，总与一个具体过程相联系。 4．功的单位 在国际单位制中，功的单位是焦耳，符号是J。 二、机械功的计算 1．正功和负功 α的取值 cos α的值 W的取值 含义 α＝90° cos α＝0 W＝0 力F不做功 0°≤α<90° cos α>0 W>0 力F对物体做正功 90°<α≤180° cos α<0 W<0 力F对物体做负功(或说成物体克服力F做功) 2．几个力的总功的求法 (1)先由W＝Fscos α计算各个力对物体所做的功W1、W2、W3…然后求所有力做功的代数和，即W总＝W1＋W2＋W3＋… (2)先由力的合成或根据牛顿第二定律求出合力F合，然后由W总＝F合scos_α计算总功，此时α为F合的方向与s的方向间的夹角。 (1)功的正负由力与位移方向之间的夹角大小决定，与正方向的选取无关。 (2)功是标量，只有大小没有方向，比较做功的多少时，只比较功的绝对值。　 1．观察下面三图的情景，思考下列问题： (1)图甲中，运动员对杠铃有没有做功？ (2)图乙中，人对水桶有没有做功？ (3)图丙中，人对拖把有没有做功？ 提示：(1)杠铃不动，运动员对杠铃不做功。 (2)人对水桶的力竖直向上，水桶水平移动，人对水桶没有做功。 (3)人对拖把用力，拖把在力的方向发生了位移，人对拖把做了功。 2．如图，在以下所描述的情景中，请对做功情况作出判断： (1)如图甲所示，运动员下滑过程中，雪面的支持力做正功。(×) (2)如图乙所示，运动员借助竿子起跳过程中，竿子一直对运动员做正功。(×) (3)如图丙所示，运动员将冰壶向前推的过程中，对冰壶做正功。(√) (4)如图丁所示，羽毛球被击出后，在落地的过程中，重力对它做了2 J的功，水平风力对它做了1 J的功，根据平行四边形定则，重力和风力对羽毛球做的总功W＝ J＝ J。(×) 新知学习(一)|对机械功的理解 [任务驱动] 如图所示，马拉着小车(包括人)沿水平面匀速前进了一段距离。 (1)小车(包括人)受到几个力作用？每个力对小车做功吗？是正功还是负功？ (2)马对小车做的功是否等于马的拉力F(设F与水平方向的夹角为α)和小车的位移s的乘积？ (3)拉力F一般分解为哪两个分力？F做的功与哪个分力做的功相同？ 提示：(1)小车(包括人)受4个力作用：重力、支持力、拉力、摩擦力，其中拉力做正功，摩擦力做负功，重力和支持力不做功。 (2)不等于。因为W＝Fscos α。 (3)拉力可以分解为沿水平方向和竖直方向的两个分力。F做的功与水平方向分力做的功相同。　　　　 [重点释解] 1．对公式W＝Fscos α的理解 (1)某一恒力F对物体做的功，只与F、s、α有关，与物体的运动状态及物体是否还受其他作用力等因素无关。 (2)功是标量，没有方向，但是有正负。 (3)公式W＝Fscos α适用于计算恒力做功，若是变力，此公式不再适用。 2．正功和负功的意义 3．正功和负功的判断 (1)根据力F与位移s方向的夹角α大小判断——适用于直线运动中恒力做功： ①0≤α＜，力F对物体做正功，力F是动力； ②α＝，力F对物体不做功； ③＜α≤π，力F对物体做负功(或者说物体克服力F做功)，力F是阻力。 (2)根据力F与瞬时速度v方向的夹角θ大小判断——常用于曲线运动： ①0≤θ＜，力F对物体做正功，力F是动力(如图中F1所示)； ②θ＝，力F对物体不做功(如图中F2所示)； ③＜θ≤π，力F对物体做负功(或者说物体克服力F做功)，力F是阻力(如图中F3所示)。 [针对训练] 1．(2022·广东1月学考)篮球比赛时，小王同学跳