第1章 第1节 机械功（Word教参）-【优化指导】2022-2023学年新教材高中物理必修第二册（鲁科版2019）

第1节　机械功 核心素养 物理观念 科学思维 科学态度与责任 1.理解机械功的概念，知道做功的两个要素． 2．明确功是标量，知道W＝Fs cos α的适用范围，会用功的公式进行计算． 3．理解正功、负功的概念，会根据公式计算多个力的总功． 初步理解化变力为恒力、处理变力做功的思想方法． 能从物理学的角度正确描述和解释自然现象，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． [对应学生用书P1] 知识点一 机械功的含义 1.功 ❶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．做功的两个必要因素❷ (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_α❸． 4．功是标量：只有大小，没有方向，但有正负❹之分． 5．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 ❺． 1．物体只要受力的作用，力对物体一定做功． (×) 2．在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．功有正、负值，所以功是矢量．(×) 知识点二 机械功的计算 1.正功和负功 ❻ α的取值 W的取值 含义 0≤α＜ W＞0 力F对物体做正功 α＝ W＝0 力F不做功 ＜α≤π W＜0 力F对物体做负功(或说成物体克服力F做功) ❼ 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＋…． (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．力促使物体运动时做正功，阻碍物体运动时做负功． (√) 2．总功就是所有外力做功的代数和．(√) 3．合力做的总功一定比各个分力做的功大． (×) 批注❶功是描述力在空间位移上积累作用的物理量，是过程量，反映了物体受力并运动的效果． 批注❷力和物体在力的方向上发生的位移，这两个因素对做功而言，缺一不可．其中力是指在位移方向上的力，位移是指在力的方向上的位移． 批注❸(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)计算功时，一定要明确哪个力对物体做了功． (5)做功的数值与物体的运动状态是匀速还是变速无关，只取决于F、s及两者方向的夹角α. 批注❹功的正、负不表示方向，也不表示多少． 批注❺1 J＝1 N×1 m＝1 N·m 功的计算时，各量要求统一采用国际单位制． 批注❻功的正、负并不表示功的方向，而且也不是数量上的正与负．我们既不能说“正功与负功的方向相反”，也不能说“正功大于负功”，它们仅表示相反的做功效果． 批注❼某力对物体做负功与“物体克服某力做功(取绝对值)”意义等同． [对应学生用书P3] 探究点一　功的理解和正、负功的判断　(能量观念之形成) ►情境探究 以上A、B、C、D四种情况，哪种情况下人没有对物体做功？ 提示：根据功的定义可知，力对物体是否做功关键是看力及力的方向上的位移，上述情景中，A情况下在力的方向上没有位移，人对墙没做功． ►探究归纳 1．力对物体是否做了功，只与力和力的方向上物体发生位移这两个因素有关，与其他因素诸如物体运动的快慢、运动的性质、物体质量等无关，与物体是否受其他力无关． 2．功是一个过程量，总是与一个具体的过程相对应，同时功与具体的某个力或某几个力相对应，通常我们说某个力或某几个力所做的功． 3．正功、负功的物理意义 功的正、负由力和位移之间的夹角决定，所以功的正、负不表示方向，而只能说明做功的力对物体来说是动力还是阻力． 4．功的正负的判断 判断一个力对物体是否做功，做正功还是负功，常用的方法有以下两种： (1)根据力F与位移s的夹角α进行判断 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．此方法一般用于研究物体做直线运动的情况． (2)根据力F与速度v的夹角α进行判断 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．此方法一般用于研究物体做曲线运动的情况． ►对点例练 (2021·泊头市第一中学高一月考)如图所示，电梯与水平地面成θ角，一人站在电梯上，电梯从静止开始匀加速上升，到达一定速度后再匀速上升．若以FN表示水平梯板对人的支持力，G为人受到的重力，F为电梯对人的静摩擦力，则下列结论正确的是(　　) A．加速过程中F≠0，F、FN、G都做功 B．加速过程中F≠0，FN不做功 C．加速过程