第1章 第1节 机械功-【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（鲁科版2019）

第1节　机械功 【素养目标】 物理观念 能理解功的概念；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进行功的计算。 科学态度与责任 能从物理学的角度解释自然现象，在功表达式的推导过程中，培养科学、严谨的研究态度。 一、机械功的含义 1．功的含义 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，则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．功的公式：W＝Fs cos α。 (1)定义式中的F应为恒力。 (2)s表示物体沿力的方向运动的位移大小。 (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。 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＜ W＞0 力F对物体做正功 α＝ W＝0 力F不做功 ＜α≤π 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：几个力对物体做的总功，等于各个力分别对物体做功的代数和，即W总＝W1＋W2＋W3＋…＝F1s cos α1＋F2s cos α2＋F3s cos α3＋…。 (2)方法二：求几个力的总功时，也可以先求这几个力的合力，再应用功的定义式求合力做的功，即W总＝F合s cos α。 1．判断正误 (1)物体只要受力的作用，力对物体一定做功。(　×　) (2)从水平地面上滚动的足球，重力对足球不做功。(　√　) (3)只有在力和位移方向相同时，力才对物体做功。(　×　) (4)功是标量，只有大小，没有方向。(　√　) (5)力促使物体运动时做正功，阻碍物体运动时做负功。(　√　) 2．链接实景 分析图中的哪个人对物体做了功？ 提示：　小川拉着重物上升的过程，小川对重物做了功，其他三人都没有对物体做功。 学生用书第2页 知识点一　功的理解及正功、负功的判断 (1)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l。雪橇所受的重力、支持力是否做功？ 提示：重力、支持力和位移方向垂直，故不做功。 (2)上图中拉力F做什么功？地面对雪橇的摩擦力做什么功？ 提示：拉力F做正功，摩擦力做负功。 (3)上图中雪橇做匀加速运动，合力做什么功？雪橇做匀减速运动，合力做什么功？ 提示：雪橇做匀加速运动，合力做正功。雪橇做匀减速运动，合力做负功。 1．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 表示这个力对物体来说是阻力 物体克服外力做功，使物体失去能量 2.判断力是否做功及做功正、负的方法 (1)看力F的方向与位移s的方向间的夹角α——常用于恒力做功的情形。 例如(如甲图所示)，光滑水平面上有一光滑斜面b，a由斜面顶端静止滑下，b对a的支持力N对a物体做了负功，因为支持力N与位移s之间的夹角始终大于90˚。 甲 (2)看力F的方向与速度v的方向间的夹角α——常用于曲线运动的情形。 例如(如图乙所示)，人造地球卫星在椭圆轨道上运行，由图示中的a点运动到b点的过程中，万有引力做负功。因为万有引力的方向和速度方向的夹角始终大于90˚。 乙 如图所示，在以下所描述的情景中，关于力做功判断正确的是(　　) A．如图甲所示，运动员下滑过程中，雪面的支持力做正功 B．如图乙所示，运动员借助撑杆起跳过程中，克服撑杆弹力做功 C．如图丙所示，运动员将冰壶向前推的过程中，对冰壶做正功 D．如图丁所示，杠铃被举在空中时，运动员对杠铃做正功 C　[雪面的支持力与人的运动方向始终垂直，做功为零，故A错误；运动员借助撑杆起跳过程中，撑杆对人做正功，不能说成克服撑杆弹力做功，故B错误；运动员将冰壶向前推的过程中，推力与冰壶运动方向一致，对冰壶做正功，故C正确；杠铃被举在空中时，在举力方向上没有位移，不做功，故D错误。] 学生用书第3页 针对练1.(2022·浙江省湖州市高一下学期期末)如图甲为一女士站立在台阶式自动扶梯上正在匀速上楼，如图乙为一男士站立在履带式自动人行道上正在匀速上楼。下列关于两人受到的力做功判断正确的是(　　) A．甲图中支持力对人做正功 B．乙图中支持力对人做正功 C．甲图中摩擦力对人做负功 D．乙图中摩擦力对人做负功 A　[图甲中支持力竖直向上，对人做正功，A正确；图乙中支持力垂直履带斜向上，对人不做功，B错误；图甲中摩擦力为零，C错误；图乙中摩擦力沿履带向上，对人做正功，D错误。] 针对练2.滑板运动是青少年喜爱的一项运动，一块滑板