第1章 第1节 机械功-【导与练】2022-2023学年新教材高中物理必修第二册同步全程学习全书word（鲁科版）

第1节　机械功 学习目标 课标解读 1.理解功的概念,会用功的公式进行有关计算。 2.理解正、负功的含义,会判断功的正负。 3.知道总功的概念,会进行总功的计算 1.通过生活体验,初步建立功的概念。 2.判断功的正负,养成科学思维能力。 3.通过W=Fscos α的形成过程,培养科学思维 一、机械功的含义 1.定义: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.计算公式 (1)物体沿力的方向上产生位移s时,W=Fs。 (2)物体位移与力的方向夹角为α时,W=Fscos α。  3.单位:在国际单位制中,功的单位是焦耳,用符号J表示。1 J=1 N·m。  二、机械功的计算 1.功的计算:如图所示,物体的位移s与力F间夹角为α,则 (1)0°≤α<90° 时,W>0,表示力对物体做正功。 (2)α=90°时,W=0,力对物体不做功。 (3)90°<α≤180°时,W<0,表示力对物体做负功,也可以说物体克服这个力做了功。 2.功的标矢性 功是标量,对功的叠加应采用求代数和的方法。 3.总功的计算 (1)各个力分别对物体做功的代数和:W总=W1+W2+…。 (2)各个力的合力对物体做的功:W总=F合scos α。  1.思考判断 (1)功有正负之分,所以功是矢量。(　×　) (2)力对物体不做功,说明物体位移一定为零。(　×　) (3)力F1做功10 J,F2做功-15 J,力F1比F2做功少。(　√　) (4)只要物体发生位移,一定有力对物体做功。(　×　) (5)如果物体所受合力不为零,合力做功一定不为零。(　×　) 2.思维探究 (1)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:人推着小车前进,人对小车做了功;人推汽车,汽车纹丝不动,人对汽车没做功;起重机吊起货物,起重机对货物做了功。做功的大小与力以及在力的方向上的位移的大小有关。 (2)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)受到几个力的作用? ②每个力都对小车做功吗?做正功还是负功? ③总功指物体受到的所有力对物体做功的总和,此题中小车受到的合力不做功,是否意味着它所受到的所有外力都不做功呢? 答案:①小车(包括人)受到4个力的作用:重力、支持力、拉力和摩擦力。 ②拉力做正功,摩擦力做负功,重力和支持力不做功。 ③总功为零可能是各力都不做功,也可能是各力有的做正功,有的做负功,它们做功的代数和为零,故合力不做功并不意味着它所受到的所有外力都不做功。 要点一　对功的理解 　某一同学手托课本向上举起后,沿水平方向匀速移动一段距离,这两个过程中该同学都对课本做功了吗?试总结力对物体做功的条件是什么。 答案:该同学向上举起课本的过程对课本做功,水平匀速移动过程中对课本不做功;做功的条件是有力,并在力的方向上有位移。 1.对功的概念的理解 功的要素 力和在力的方向上的位移是做功的两个要素,力F与位移s必须具有同时性,且位移是物体对地的位移 功是标量 正功和负功并不表示它们的方向,而是分别表示动力对物体做功和阻力对物体做功,且功的正负也不表示功的大小,例如,不能认为-3 J的功大于-5 J 的功。比较功的大小时,要看其绝对值,绝对值大的做功多,反之做功少 功是过 程量 功是力在一段位移上作用的结果,即功是力在空间上的累积效果,它总是与一个或几个具体过程相对应。在判断做功时,一定要明确哪个力在哪个过程中对物体做了功 2.恒力做功的计算式的三种理解 力与位移以及它们间夹角的余弦的乘积(W=Fscos α) 力与在其方向上的分位移的乘积(W=Fscos α) 力在位移方向上的分力与位移的乘积(W=Fcos α·s) 3.正功、负功及不做功的判定 (1)根据力和位移方向间的夹角判定。 ①当F、s夹角为锐角时,F为动力,做正功,如图甲所示。 ②当F、s夹角为钝角时,F为阻力,做负功,如图乙所示。 ③当F、s夹角为直角时,F既不是动力,也不是阻力,不做功,如图丙所示。 (2)根据力和速度方向间的夹角判定(多用于曲线运动)。 ①当F、v夹角为锐角时,F为动力,做正功,如图丁所示。 ②当F、v夹角为钝角时,F为阻力,做负功,如图戊所示。 ③当F、v夹角为直角时,F既不是动力,也不是阻力,不做功,如图己所示。 [例1] 如图所示,物体在力F的作用下在水平面上发生一段位移s,设在这四种情况下力F和位移s的大小都相同,F=10 N,s=1 m,角θ的大小如图所示,分别说明每种情况下力F做功的正负,并求出功。 解析:题图甲中力F做正功, W1=Fscos (180°-θ)=Fscos 30°=5 J, 题图乙中力F做负功, W2=Fsc