8.1 功与功率—功 教学设计-2022-2023学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

功和能量 一、能量和功 （1）能量 ①定义：一个物体如果具备了对外做功的本领，我们就说这个物体具有能量 ②特点：能量是状态量，是标量 （2）功 ①定义：一个物体受到力的作用，并在力的方向上发生了一段位移，这个力就对物体做了功 ②本质：做功的过程就是能量转化的过程，功是能量转化的量度 （3）正功和负功 【例1】如图所示，水平面光滑，B物体在拉力F的作用下向右运动， 在运动的过程中，A、B间有相互作用的摩擦力，则摩擦力做功的情况是(　 　) A．A、B都克服摩擦力做功 B．摩擦力对A不做功，B克服摩擦力做功 C．摩擦力对A做正功，B克服摩擦力做功 D．摩擦力对A、B都不做功 【例2】(多选)如图所示，质量为m的物体置于倾角为θ的斜面上，物体与斜面间的动摩擦因数为μ，在外力作用下，斜面沿水平方向向右做匀速运动，运动中物体m与斜面体相对静止．则关于斜面对m的支持力和摩擦力的下列说法中正确的是(　 　) A．支持力一定做正功　　　　 B．摩擦力一定做正功 C．摩擦力可能不做功 D．重力不做功 【变式1】 1. 如图所示，下列过程中人对物体做了功的是(　 　) A．小华用力推石头，但没有推动 B．小明举起杠铃后，在空中停留3秒的过程中 C．小红提着书包，随电梯一起匀速上升的过程中 D．小陈将冰壶推出后，冰壶在水平冰面上滑行了5米的过程中 2. 如图所示，在皮带传送装置中，皮带把物体P匀速带至高处，在此过程中，下列说法正确的是(　 　) A．摩擦力对P做正功 B．P物体克服摩擦力做功 C．摩擦力对皮带不做功 D．合力对P做正功 3.(多选)如图所示，一端可绕O点自由转动的长木板上方放一个物块，手持木板的另一端，使木板从水平位置沿顺时针方向缓慢旋转，则在物块相对于木板滑动前的过程中(　 　) A．重力做正功 B．摩擦力做负功 C．摩擦力不做功 D．支持力不做功 二、功的计算 （1）恒力做功：W＝Flcosα （2）合力的功 ①先由力的合成与分解法或根据牛顿第二定律求出合力F合，然后由W＝F合lcosα计算。 ②由W＝Flcosα计算各个力对物体做的功W1、W2、…、Wn，然后将各个外力所做的功求代数和，即W合＝W1＋W2＋…＋Wn。 ③利用动能定理：W合＝Ek2–Ek1 【例3】如图所示，质量为m＝2kg的物体静止在水平地面上，受到与水平面成θ＝37°，大小F＝10N的拉力作用，物体移动了l＝2m，物体与地面间的动摩擦因数μ＝0.3，g取10m/s2，求： (1)拉力F所做的功W1； (2)摩擦力Ff所做的功W2； (3)重力G所做的功W3； (4)弹力FN所做的功W4； (5)合力F合所做的功W。 【例4】如图所示，一质量m＝4.0kg的物体，由高h＝2.0m，倾角θ＝53°的固定斜面顶端滑到底端。物体与斜面间的动摩擦因数为μ＝0.2。(g取10m/s2)求： (1)物体的重力做的功； (2)物体所受外力对它做的总功。 【变式3】 1. 物体受到两个互相垂直的作用力而运动，已知力F1做功3 J，物体克服力F2做功4 J，则力F1、F2的合力对物体做功(　 　) A．7 J B．5 J C．1 J D．－1 J 2. 起重机吊钩下挂一质量为m的水泥袋，如果水泥袋以加速度a匀减速下降了距离h，则水泥袋克服钢索拉力做的功为(　 　) A．mgh B．m(g－a)h C．m(g＋a)h D．m(a－g)h 3. 如图所示，三个固定的斜面底边长度都相等，斜面倾角分别为30°、45°、60°，斜面的表面情况都一样．完全相同的物体(可视为质点)A、B、C分别从三个斜面的顶部滑到底部的过程中(　 　) A．物体A克服摩擦力做的功最多 B．物体B克服摩擦力做的功最多 C．物体C克服摩擦力做的功最多 D．三物体克服摩擦力做的功一样多 4. 如图所示，质量为20kg的小孩坐在雪橇上，现用一个与水平方向成α＝37°、大小为60N的力F拉着雪橇沿水平地面从静止开始以a＝0.5m/s2的加速度做匀加速直线运动，已知雪橇的质量为20kg，求 （1）合力做的功 （2）2s内雪橇上各力做的功 三、变力做功 （1）微元法：求变力做功，可将运动过程分成很多小段，每一小段内F可看做恒力，用公式W＝Flcos α求出每一小段内力F做的功，然后累加起来就得到整个过程中变力做的功． 【例5】如图所示，在水平面上，有一弯曲的槽道弧AB，槽道由半径分别为和R的两个半圆构成，现用大小恒为F的拉力将一光滑小球从A点沿滑槽道拉至B点，若拉力F的方向时时刻刻均与小球运动方向一致，则此过程中拉力所做的功为(　 　)