第1章 第1节 机械功（教师用书word）-2022-2023学年新教材高中物理必修第二册【精讲精练】鲁科版

第1节　机械功 [学业要求与核心素养] 物理观念 科学思维 1．理解功的概念。 2．掌握恒力做功的公式。 1．会求恒力的功、总功。 2．掌握一些简单的变力做功的方法。 一、机械功的含义 1．功的含义 如果作用于物体的恒力大小为F，该物体沿力的方向运动，经过位移s，则F和s的__乘积__叫机械功，简称功。 2．功的一般公式 W＝　Fscos α　，式中的α是__力的方向__与__位移方向__的夹角。 3．功的单位 在国际单位制中，功的单位是__焦耳__，符号是__J__。1 J＝1__N·m__。 二、机械功的计算 项目 内容 正功、 负功 的判断 (1)0°≤α<90°时，力对物体做__正功__，是动力做功 (2)α＝90°时，力对物体__不做功__ (3)90°<α≤180°时，力对物体做__负功__，是阻力做功 (4)功只有大小，没有方向，是__标量__；功的正、负不表示__大小__，而是表示动力做功还是阻力做功，一个力对物体做负功也可说成物体__克服__这个力做功 总功的 计算 (1)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＋… (2)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外力做的功，即为总功：W合＝F合·scos α 1．判断下列说法的正误。 (1)物体只要受力的作用，力对物体就一定做功。(×) (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)功的大小只由力和位移决定。(×) (5)当起重机沿水平方向匀速移动重物时，钢绳的拉力对重物不做功。(√) (6)推墙时，人累得气喘吁吁，人对墙做了功。(×) 2．下面几幅图片中人或机械做了功的有哪几幅？做功的大小与哪些因素有关？ 答案　人推小车运动，人对小车做了功，做功的大小与人的推力大小、小车位移的大小有关；人推汽车，汽车没动，人对汽车没做功；起重机吊起货物，起重机对货物做了功，功的大小与起重机拉力的大小、货物上升的高度有关。 知识点一　机械功概念的理解 1．功的公式W＝Fscos α F一般是恒力，s是相对于地面的位移，α是力的方向与位移方向的夹角。 2．表达式的物理意义 (1)W＝F·scos α表示功等于力与沿力F方向的位移的乘积。 (2)W＝Fcosα·s表示功等于沿位移方向的力与位移的乘积。 　水平地面上放一个重4 N的足球，一个小孩用10 N的力踢球，使球向前运动2 m。关于小孩对球做功的说法中正确的是(　　) A．小孩对球做功20 J B．小孩对球做功8 J C．小孩对球做功28 J D．题中条件不足，无法算出小孩对球做功的多少 [解析]　小孩踢球的力是瞬时的，仅仅在小孩的脚与球接触时才施加给球，并不是用恒定的10 N的力推动球前进2 m，所以A错误。同理，根据功的定义，B、C错误。小孩踢球时，不知道始终在10 N的力作用下推动球前进的位移，因此也就无法算出小孩对球做功的多少。 [答案]　D 1．下列现象中，哪些力做了功(　　) A．人推墙而墙不动时人的推力 B．在平直公路上行驶的汽车所受的重力 C．马拉车而拉不动时马的拉力 D．起重机向上吊起重物时悬绳的拉力 解析　由做功的两个必要条件可知，A中人推墙而墙不动，没有在推力的方向上发生位移；B中在平直公路上行驶的汽车在所受的重力方向上没有发生位移；C中马拉车而拉不动，在拉力的方向上没有发生位移；D中起重机向上吊起重物，符合做功的两个要素，则D正确。 答案　D 知识点二　功的正负的理解 1．根据力F的方向与位移s方向的夹角α判断：0≤α<时，力对物体做正功；α＝时，力对物体不做功；<α≤π时，力对物体做负功。此方法一般用于物体做直线运动的情况。 2．根据力F的方向与物体运动速度v的方向的夹角α判断：0≤α<时，力对物体做正功；α＝时，力对物体不做功；<α≤π时，力对物体做负功。此方法一般用于物体做曲线运动的情况。 3．看速率增大还是减小：若在力作用下速率增大，此力做正功，反之做负功。此方法一般应用于力的方向不明确的变速运动。 　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．乙图中摩擦力对人做负功 [解析]　甲图中，人匀速上楼，不受静摩擦力，摩擦力不做功，支持力向上，与速度方向夹角为锐角，即W＝Fscos α>0，所以支持力做正功。故A正确，C错误。乙图中，支持力与速度方向垂直，支持力不做功，摩擦力沿斜面向上，即与速度方向相同，做正功。故B、D错误。 [答案]