第4章 第1节 功（Word教参）-【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位移，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。 二、功的计算 1．力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小、力和位移夹角的余弦这三者的乘积。 2．公式：W＝Fxcos_α。 3．功是标量(选填“标量”或“矢量”)。 4．单位：在国际单位制中，功的单位是焦耳简称焦，符号是J,1 J＝1_N·m＝1 kg·m2/s2。 三、功的正负 夹角α的范围 做功情况 物理意义 0≤α＜ W＞0，即力F对物体做正功 力是动力 ＜α≤π W＜0，即力F对物体做负功 力是阻力 α＝ W＝0，即力F对物体不做功 力既不是动力，也不是阻力 (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。 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： (1)如图甲所示，运动员下滑过程中，雪面的支持力做正功。(×) (2)如图乙所示，运动员借助竿子起跳过程中，竿子一直对运动员做正功。(×) (3)如图丙所示，运动员将冰壶向前推的过程中，对冰壶做正功。(√) (4)如图丁所示，羽毛球被击出后，在落地的过程中，重力对它做了2 J的功，水平风力对它做了1 J的功，根据平行四边形定则，重力和风力对羽毛球做的总功W＝ J＝ J。(×) 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 3．正功和负功的判断 (1)根据力F与位移x方向的夹角α大小判断——适用于直线运动中恒力做功： ①0≤α＜，力F对物体做正功，力F是动力； ②α＝，力F对物体不做功； ③＜α≤π，力F对物体做负功(或者说物体克服力F做功)，力F是阻力。 (2)根据力F与瞬时速度v方向的夹角θ大小判断——常用于曲线运动： ①0≤θ＜，力F对物体做正功，力F是动力(如图中F1所示)； ②θ＝，力F对物体不做功(如图中F2所示)； ③＜θ≤π，力F对物体做负功(或者说物体克服力F做功)，力F是阻力(如图中F3所示)。 [针对训练] 1.(2022·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：选C　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。 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