第4章 第1节 功（课件PPT）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理必修第二册（教科版2019）

第四章　机械能及其守恒定律   第1节　功 核心素养导学 物理观念 (1)能理解功的概念，掌握做功的两个必要因素。 (2)能从特殊到一般，掌握功的一般表达式。 (3)正确理解功的标量性，掌握正功和负功的正确含义。 科学思维 能在实际情况中判断力的做功情况，进而分析该力做功给物体带来的相应能量的变化。 科学态度与责任 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，了解机械做功对推动人类社会发展的现实意义。 一、功的概念的起源 1．定义 如果物体受到力的作用，并在力的方向上发生了 ，我们就说力对物体做了功。 2．做功的必要因素 作用在物体上的力和物体在力的方向上发生的 。 位移 位移 二、功的计算 1．力对物体所做的功，等于 的大小、 的大小、力和位移夹角的 这三者的乘积。 2．公式：W＝ 。 3．功是 (选填“标量”或“矢量”)。 4．单位：在国际单位制中，功的单位是 简称焦，符号是J,1 J＝ ＝ 1 kg·m2/s2。 力 位移 余弦 Fxcos α 标量 焦耳 1 N·m 三、功的正负 (1)功的正负由力与位移方向之间的夹角大小决定，与正方向的选取无关。 (2)功是标量，只有大小没有方向，比较做功的多少时，只比较功的绝对值。 动力 负功 不做功 1.观察下面三图的情景，思考下列问题： (1)图甲中，运动员对杠铃有没有做功？ (2)图乙中，人对水桶有没有做功？ 提示：(1)杠铃不动，运动员对杠铃不做功。 (2)人对水桶的力竖直向上，水桶水平移动，人对水桶没有做功。 2．如图，在以下所描述的情景中，请对做功情况作出判断： × × √ × 新知学习(一)|对功的理解 [任务驱动] 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)受到几个力作用？每个力对小车做功吗？是正功还是负功？ (2)马对小车做的功是否等于马的拉力F(设F与水平方向的夹角为α)和小车的位移x的乘积？ (3)拉力F一般分解为哪两个分力？F做的功与哪个分力做的功相同？ 提示：(1)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。 (2)不等于。因为W＝Fxcos α。 (3)拉力可以分解为沿水平方向和竖直方向的两个分力。F做的功与水平方向分力做的功相同。　　　　 [重点释解] 1．对公式W＝Fxcos α的理解 (1)某一恒力F对物体做的功，只与F、x、α有关，与物体的运动状态及物体是否还受其他作用力等因素无关。 (2)功是标量，没有方向，但是有正负。 (3)公式W＝Fxcos α适用于计算恒力做功，若是变力，此公式不再适用。 2．正功和负功的意义 [针对训练] 1. (2021·达州高一检测)如图所示，木块相对斜面静止，并一起 沿水平方向向右匀速运动。运动过程中，斜面对木块的支持 力和摩擦力的做功情况是 (　　) A．支持力不做功　　　　　 B．支持力做负功 C．摩擦力做负功 D．摩擦力做正功 解析：物体位移方向向右，由功的计算公式W＝Fxcos α可知，支持力方向垂直斜面向上，与位移方向的夹角小于90°，则支持力一定做正功，A、B错误；木块相对斜面静止，故受到的摩擦力沿斜面向上，位移与摩擦力的夹角大于90°，则摩擦力做负功，C正确，D错误。 答案：C　 2．如图所示为某选手在“大力士比赛”中将20多吨的汽车在水平路面上拖行了20 m，下列说法正确的是 (　　) A．汽车受到的重力做了正功 B．汽车受到的地面的摩擦力做了负功 C．汽车受到的拉力不做功 D．该选手做功为4×105 J 解析：汽车所受重力的方向竖直向下，而位移的方向为水平方向，重力与位移方向垂直，故重力不做功，A项错误；汽车受到的地面的摩擦力与位移方向夹角为180°，W＝fxcos 180°＝－fx，故地面对汽车的摩擦力做负功，B项正确；汽车受到的拉力与位移方向夹角为锐角，拉力做正功，故C项错误；该选手施加的拉力大小及方向均未知，无法确定该选手做功的多少，D项错误。 答案：B　 3.(2021·济南高一检测)如图所示，某物体同时受到三个力作用而做 匀减速直线运动，其中F1与加速度a的方向相同，F2与速度v的方 向相同，F3与速度v的方向相反，则在匀减速运动过程中，下列说法错误的是(　　) A．F1对物体做正功 B．F2对物体做正功 C．F3对物体做负功 D．合外力对物体做负功 解析：物体做匀减速直线运动，F1与加速度a的方向相同，则与速度的方向相反，则F1做负功；