(讲义)第1章 第1节 机械功-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理必修第二册(鲁科版2019)

第1节　机械功 [核心素养·明目标] 核心素养 学习目标 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。 科学探究 通过恒力做功，探究变力做功(尝试采用微积分或者图像求解)。 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。 知识点一　机械功 1．功的定义 如果施力于某物体，并使该物体在力的方向上移动一段距离，我们就说力对这个物体做了功。 2．做功的两个必要因素 (1)作用在物体上的力。 (2)物体在力的方向上发生位移。 3．功的定义式：W＝Fs cos α。 (1)定义式中的F应为恒力。 (2)s表示物体运动的位移大小。 (3)α是力F与位移s方向之间的夹角。 4．功的单位 (1)功的国际单位是焦耳，简称焦，符号是J。 (2)1 J等于1 N的力使物体在力的方向上发生1 m的位移时所做的功。 　不做功的三种情况：有力无位移，有位移无力，力和位移方向垂直。 1：思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)有力作用在物体上，并且物体也发生了位移时，力对物体一定做了功。 (×) (2)用手提起一桶水后，沿水平方向向前移动一段位移的过程中，手对水桶没有做功。 (√) (3)用力推汽车，汽车没动，但推车者累得出汗时，可以说推车者对汽车做功了。 (×) 知识点二　机械功的计算 1．正功和负功 α的取值 W的取值 含义 0°≤α＜90° W＞0 力F对物体做正功 α＝90° W＝0 力F不做功 90°＜α≤180° W＜0 力F对物体做负功 (或说成物体克服力F做功) 2．总功的计算 (1)方法一：所有外力对物体做的总功，等于各个力分别对物体做功的代数和，即W总＝W1＋W2＋W3…。 (2)方法二：某个物体在多个外力作用下运动时，所有外力对这个物体做的总功，也等于这些外力的合力对该物体做的功。即W总＝F合s cos α。 　如图所示，推出的铅球在空中运动的过程中，重力对铅球做正功还是负功？ 提示：先做负功，再做正功。 2：思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)功有正、负值，所以功是矢量。 (×) (2)总功等于所有外力做功的代数和。 (√) (3)拉力一定做正功，摩擦力一定做负功。 (×) 考点1　机械功的含义 李华同学天天背着书包上学，在爬楼的过程中，书包受几个力？这些力是否都做功。 提示：书包受重力和人对它向上的作用力。这两个力与位移夹角都不是90°，因而都做功。 1．机械功的概念 (1)力对物体是否做了功，只与力和力的方向上物体发生位移这两个因素有关，与其他因素诸如物体运动的快慢、运动的性质、物体质量等无关，与物体是否受其他力无关。 (2)功是一个过程量，总是与一个具体的过程相对应，同时功与具体的某个力或某几个力相对应，通常我们说某个力或某几个力所做的功。 2．对公式W＝Fs cos α的理解 (1)公式中的F是恒力，即公式W＝Fs cos α并不是普遍适用的。 (2)F与s必须具备同时性，即s必须是力F作用过程中物体的位移。如果力消失后物体继续运动，力所做的功就只跟力作用的那段位移有关，跟其余的位移无关。 (3)表达式W＝F·s cos α的物理意义是功等于力F与沿力F方向的位移的乘积；公式也可以表达为W＝F cos α·s，表达的物理意义是功等于沿位移方向的力与位移的乘积。 【典例1】　如图所示，在皮带传送装置中，皮带把物体P匀速传送至高处，在此过程中，下述说法正确的是(　　) A．摩擦力对物体P做正功 B．支持力对物体P做正功 C．重力对物体P做正功 D．合外力对物体P做正功 A　[摩擦力方向平行皮带向上，与物体P运动方向相同，故摩擦力对物体P做正功，A对；支持力始终垂直于物体P的速度方向，支持力对物体P不做功，B错；重力与物体P运动方向的夹角大于90°，重力对物体P做负功，C错；物体P做匀速运动，则合外力为零，对物体P不做功，D错。] 对做功正负的两点提醒 (1)摩擦力可能做正功，也可能做负功，要具体分析，不能认为摩擦力一定做负功。 (2)做功的正、负与力的性质无关，关键要看力和物体位移的方向关系。 1．如图所示，人站在电动扶梯的水平台阶上，假若人与扶梯一起匀加速向上运动，在这个过程中人脚所受的静摩擦力(　　) A．等于零，对人不做功 B．水平向左，对人不做功 C．水平向右，对人做正功 D．沿斜面向上，对人做正功 C　[人与扶梯一起匀加速向上运动，人的脚所受的静摩擦力水平向右，与位移方