第四章 1.功-【金版新学案】2023-2024学年新教材高一物理必修第二册同步课堂高效讲义教师用书（教科版2019）

1．功 课程标准 核心素养 1.理解功的概念，会用公式W＝Fx cos α进行计算 2.理解正、负功的概念及其物理意义 3.理解总功的概念，能计算多个外力对物体做的总功 物理观念：理解功的概念，掌握功的计算公式 科学思维：知道功是标量，理解正功、负功的含义，知道几个力对物体所做的总功是各个力分别对物体做功的代数和 科学探究：推导功的公式 科学态度与责任：功的概念在日常生活中应用 一、功的概念的起源　功的计算 1．功的概念：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。 2．功的大小：力对物体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。 3．公式：W＝Fx cos α。(力F与位移x同向时：W＝Fx) 4．单位：在国际单位制中，功的单位是焦耳，简称焦，符号是J。 二、功的正负 1．标矢性：功是标量，没有方向，但有正负之分 2．功的正负 α的取值 W的取值 含义 α＝ W＝0 力F不做功 0≤α＜ W＞0 力F对物体做正功 ＜α≤π W＜0 力F对物体做负功(或说成物体克服力F做功) 1．判断正误 (1)公式W＝Fx cos α中的x是物体运动的路程。(　　) (2)物体只要受力且运动，该力就一定做功。(　　) (3)功有正负之分，所以功是矢量。(　　) (4)一个力对物体做了负功，则说明这个力一定阻碍物体的运动。(　　) (5)合力对物体做的功等于各分力对物体做功的矢量和。(　　) 答案：　(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)× 2．链接实景 如图甲所示，泰山挑夫正在向山上挑运物品；如图乙所示，泰山上的索道缆车正在向上运送游客。请思考以下问题： 假设把同样的货物运送同样的一段高度，用人挑和用缆车运送两种方式，对货物做功相同吗？ 提示：　把同样的货物运送同样的一段高度，用人挑和用缆车运送，因货物所受重力大小一样，位移一样，则两种方式对货物做功相同。 学生用书第75页 知识点一　对功的理解与计算 (1)背着书包在水平路上匀速行走，人对书包做功了吗？(如图甲) (2)马拉车在平直路面上前进，对车做功了吗？(如图乙) 甲　　　　　 　　　　乙 (3)拉力的方向与前进的方向不在同一条直线上时，拉力是否做功？怎样求拉力做的功？(如图丙) 丙 提示：　(1)　 ―→没有做功(垂直无功) (2)　 ―→做功(W＝Fx) (3)根据力的合成与分解，可以把拉力分解成沿位移方向的力F1＝F cos α和垂直于位移方向的力F2＝F sin α。再用沿位移方向的分力乘位移即可求出拉力做的功。 W1＝F cos α·x 　W2＝0 W＝W1＋W2＝Fx cos α 1．对公式W＝Fx cos α的理解 (1)力F对物体做的功，只与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)计算力F的功时要特别注意，F与x必须具有同时性，即x必须是力F作用过程中物体发生的位移。 (3)功是标量，没有方向，但是有正负。 (4)公式W＝Fx cos α适用于计算恒力做功，若是变力，此公式不再适用。 2．几个力的总功的求法 由合力与分力的等效替代关系知，合力与分力做功也是可以等效替代的，因此计算总功的方法有两种： (1)先求物体所受的合力，再根据公式W合＝F合x cos α求合力的功。 (2)先根据W＝Fx cos α，求每个分力做的功W1、W2…Wn，再根据W合＝W1＋W2＋…＋Wn，求合力的功，即合力做的功等于各个力做功的代数和。 (功的计算)如图所示，坐在雪橇上的人与雪橇的总质量为m，在与水平面成θ角的恒定拉力F作用下，沿水平地面向右移动了一段距离x。已知雪橇与地面间的动摩擦因数为μ，则雪橇受到的(　　) A．支持力做功为mgx B．重力做功为mgx C．拉力做功为Fx cos θ D．滑动摩擦力做功为－μmgx C　[支持力和重力与位移垂直，不做功，A、B错误；拉力和摩擦力做功分别为W1＝Fx cos θ，W2＝－μ(mg－F sin θ)x，C正确，D错误。] 针对练1.如图所示，质量为m的物体，在水平拉力F作用下第一次沿粗糙水平面匀速移动距离为x，第二次用同样大小的力F平行于光滑斜面拉物体，斜面固定，使物体沿斜面加速移动的距离也是x。设第一次F对物体做的功为W1，第二次对物体做的功为W2，则(　　) A．W1＝W2 B．W1<W2 C．W1>W2 D．无法确定 A　[由题意可知W＝Fx，力F对物体所做的功W只与F、x有关，与物体的运动情况及接触面的粗糙程度等均无关，故答案选A。] 针对练2.如图所示，一个质量m＝2 kg的物体，受到与水平方向成37°角斜向上方的拉力F＝10 N，在水平地面上移动的距离x＝2 m。物体与地面间的滑动摩擦力f＝4.2