第四章 第1节　功（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理必修第二册（教科版2019）

第1节　功 课程内容要求 核心素养提炼 1．理解功的概念，掌握功的计算公式． 2．知道正功、负功及其判断方法． 1．物理观念：功、正功和负功． 2．科学思维：恒力做功、合力做功的计算方法． [对应学生用书P57] 概念 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 因素 (1)力；(2)物体在力的方向上发生了位移 公式 (1)力F与位移x同向时：W＝Fx． (2)力F与位移x成夹角α时：W＝Fx_cos_α 符号含义 其中F、x、cos α分别表示力的大小、位移的大小、力与位移夹角的余弦 符号单位 在国际单位制中，F的单位是N，x的单位是m，W的单位是J [判断](对的画“√”，错的画“×”) (1)做功有两个要素，一是作用在物体上的力，二是物体在力的方向上发生的位移．(√) (2)只要物体受力的同时又有位移发生，则一定有力对物体做功．(×) 1．功有正、负之分，但功是标量(选填“标量”或“矢量”)，功的正负只表示是动力做功还是阻力做功． 2．正功和负功的判断 α的范围 cos α的范围 W的正负 0≤α< cos α>0 W>0 α＝ cos α＝0 W＝0 <α≤π cos α<0 W<0 [思考] (1)如图甲所示，小车所受的重力G和支持力N是否做功？ 提示　不做功． (2)如图乙所示，小车所受的拉力F做正功还是负功？为什么？ 提示　正功，因为0<α<. (3)如图丙所示，小车所受的拉力F做正功还是负功？ 提示　负功． [对应学生用书P58] 探究点一　功的概念的理解和正、负功的判断 如图所示，人推着木箱在水平面上运动． 图中人推木箱前进时，推力和摩擦力对木箱有没有做功？如果做功，分别做的是正功还是负功？ 提示　做功了．推力的方向与木箱的运动方向一致，做正功；摩擦力的方向与木箱的运动方向相反，做负功． 1．功的因素：功描述了力的作用效果在空间上的累积，所以做功离不开力和在力的方向上的位移，其大小由力的大小、位移的大小及力与位移方向的夹角共同来决定． 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 如图所示，甲、乙两人分别站在小车上，甲用力推乙，甲与乙均后退了一小段距离(甲、乙两人的脚在车上不滑动)，设甲推乙的作用力为F，乙对甲的反作用力为F′，甲对小车的摩擦力为f，乙对小车的摩擦力为f′.关于各力做功的正负，下列说法正确的是(　　) A．F做正功，F′ 做负功　　　　 B．F做负功，F′ 不做功 C．f做负功，f′ 做负功 D．f做正功，f′ 做正功 D　[各力的方向与位移方向均一致，所有力都做正功，选项D正确．] [训练1]　如图所示，质量为m的小车在与竖直方向成α角的恒定拉力F作用下，沿水平地面向左运动一段距离l.在此过程中，小车受到的阻力大小恒为f，则(　　) A．拉力对小车做的功为Fl cos α B．支持力对小车做的功为Fl sin α C．阻力对小车做的功为－fl D．重力对小车做的功为mgl C　[小车的位移大小为l，方向为水平向左，拉力F的方向与小车位移的方向间夹角为90°－α，所以拉力对小车做功为Fl cos (90°－α)＝Fl sin α，A错误；重力和支持力都沿竖直方向，对小车都不做功，B、D错误；阻力水平向右，对小车做功为－fl，C正确．] 探究点二　恒力做功的计算 如果物体在几个力作用下发生一段位移，如何求这几个力对物体做的功？如图所示，物体在各个力的共同作用下移动了一段距离l. 探究以下问题： (1)求各个力对物体做的功是多少？各个力对物体做功的代数和是多少？ 提示　WF＝Fl cos α， WN＝Nl cos 90°＝0， WG＝Gl cos 90°＝0，Wf＝fl cos 180°＝－fl， W总＝WF＋WN＋WG＋Wf＝(F cos α－f)l. (2)物体所受的合力是多少？合力做的功是多少？ 提示　F合＝F cos α－f， W合＝F合·l cos 0°＝(F cos α－f)l. (3)物体所受的各力均做功，合力是否一定做功？ 提示　不一定，F合＝0，W＝0. 1．对公式W＝Fx cos α的理解 (1)公式只适用于计算恒力做功问题，不能用于变力做功的计算． (2)x表示力的作用点相对于地面位移的大小，当力的作用点的位移与物体的位移相同时，常说是物体相对地面的位移大小． (3)公式可表示为W＝F·x cos α，表示功等于力与位移x沿力F方向的分位移的乘积，也可表示为W＝F cos α·x，表示功等于力F