第四章 第—节 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（粤教版2019）

第一节　功 【核心素养目标】 物理观念 理解功的概念；正确理解功的标量性；掌握正功和负功的含义。 科学思维 能将物理观念用于实际生活中，判断力做正负功并会进行功的计算。 科学探究 探究生活中能量转化时的做功情况，认识功是能量转化的量度。 科学态度与责任 能将功和能量的观念用于生活现象，培养将所学知识用于生活的意识。 一、功的计算 1．功的定义：如果一个物体受到力的作用，且物体在力的方向上发生了位移，就说这个力对物体做了机械功，简称功。 2．功的公式：W＝Fs cos α，其中F、s、α分别为力的大小、位移的大小、力与位移方向的夹角。 3．单位：在国际单位制中，功的单位是焦耳，简称焦，符号是J。 4．功是标(填“标”或“矢”)量。当物体在几个力的共同作用下发生一段位移时，这几个力对物体所做的总功等于各个力分别对物体所做功的代数(填“矢量”或“代数”)和，也等于这几个力的合力对物体所做的功。 二、正功和负功 　由W＝Fs cos α可知 1．当0≤α<时，cos α>0，W>0，力对物体做正功。 2．当<α≤π时，cos α<0，W<0，力对物体做负功，或称物体克服这个力做功。 3．当α＝时，cos α＝0，W＝0，力对物体不做功。 三、做功与能量变化的关系 1．能量：一个物体能够对其他物体做功，说明这个物体具有能量。 2．功和能的关系：功是能量变化的量度，做功的过程就是能量转化的过程。做了多少功，就有多少能量发生转化。 1．判断正误 (1)公式W＝Fs cos α中的s是物体运动的路程。(×) (2)物体只要受力且运动，该力就一定做功。(×) (3)功有正负之分，所以功是矢量。(×) 学生用书第85页 (4)一个力对物体做了负功，则说明这个力一定阻碍物体的运动。(√) (5)做功过程有可能没有任何能量变化。(×) 2．链接实景 仔细观察下面四种情景，人是否对物体做功？ 提示：　甲、乙图中人对物体不做功，丙、丁图中人对物体做功。 知识点一　功的理解和正、负功的判断 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。 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？ 提示：　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。 1．做功的两个条件：做功的力和物体在力的方向上发生的位移，两个条件缺一不可。 2．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 表示这个力是阻力，对物体的运动起阻碍作用 物体克服外力做功，使物体失去能量 3．正功与负功及不做功的判定 (1)根据力和位移方向间的夹角判定(多用于恒力做功) ①当F、s夹角为锐角时，F做正功。 ②当F、s夹角为钝角时，F做负功。 ③当F、s夹角为直角时，F不做功。 (2)根据力和速度方向间的夹角判定(多用于曲线运动)。 如图所示： 学生用书第86页 ①当F、v夹角为锐角(θ1<90°)时，F做正功。 ②当F、v夹角为钝角(θ3>90°)时，F做负功。 ③当F、v夹角为直角(θ2＝90°)时，F不做功。 (多选)下列说法正确的是(　　) A．功是矢量，正、负表示方向 B．功是标量，正、负表示外力对物体做功还是物体克服外力做功 C．功和能的单位都是焦耳，功和能可以相互转化 D．力做功总是在某过程中完成的，所以功是一个过程量 BD　[功有正、负之分，但功是标量，功的正、负表示动力做功还是阻力做功，A错误，B正确。通过做功可以使一种形式的能转化为另一种形式的能，但不能说功转化为能或能转化为功，C错误。力做功的过程与时间或位移对应，所以功是一个过程量，D正确。] 如图所示，拖着旧橡胶轮胎跑是身体耐力训练的一种有效方法。如果某受训者拖着轮胎在水平直道上跑了100 m，那么下列说法正确的是(　　) A．轮胎受到地面的摩擦力做了负功 B．轮胎受到的重力做了正功 C．轮胎受到的拉力不做功 D．轮胎受到地面的支持力做了正功 A　[根据功的公式W＝Fs cos α，轮胎受到的摩擦力与位移方向的夹角为180°，摩擦力做负功，A正确。轮胎受到的重力和地面的支持力与位移垂直，均不做功，B、D错误。轮胎受到的拉力与位移夹角小于90°，做正功，C错误。] 针对练1．关于功的概念，以下说法正确的是(　　) A．力是矢量，位移是矢量，所以功也是矢量 B．功有正、负之分，所以功也有方向性 C．若某一个力对物体不做功，说明该物体一定没有位移 D．一个力对物体做的功等于这个力的大小、物体位移的大小及力和位移间夹角的余弦三者的乘积。 D　[力是矢量，位移是矢量，但是功是标量，选项A错误；功有正、负之分，但是功没有方向性，选项B错误；