8.1功和功率 导学案-2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

邹平一中2023级高一物理必修二学案 8.1功与功率 学习目标： 1.物理观念：理解功和功率，明确正功和负功的含义，能正确区分平均功率和瞬时功率。 2.科学思维：会应用公式 、 、 进行有关计算，分析计算总功的方法。 3.科学态度与责任：通过功、功率概念的建立过程，认识物理学对能量的研究是一个探究的过程，体会引入功的物理意义及守恒思想在物理研究中的作用。 一、 对功的理解 情境探究一：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？每个力都对小车做功吗？做正功还是负功？ 2. 马对小车（包括人）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（包括人）的位移L 的乘积？ 3.若小车（包括人）做匀加速运动，合力做什么功？若小车（包括人）做匀减速运动，合力做什么功？怎样求这几个力做的总功？ 探究归纳 1. 对公式 的理解 2. 恒力做功的求法 3. 合力做功的计算 例1： 如图所示，一位质量m=50kg的滑雪运动员（含滑雪板）从高度h=30m 的斜坡顶端自由滑下（初速度为零）。斜坡的倾角θ=37°，滑雪板与雪面间动摩擦因数μ=0.1 。则运动员滑至坡底的过程中：（不计空气阻力，g 取10m/s2 ，sin37°=0.6 ，cos37°=0.8 ） （1）各个力所做的功分别是多少？ （2）合力做了多少功？ 针对训练1：如图所示，一子弹以水平速度射入放置在光滑水平面上原来静止的木块，并留在木块当中，在此过程中子弹钻入木块的深度为d，木块的位移为l，木块与子弹间的摩擦力大小为F，则（　　） A．F对木块做功为Fl B．F对木块做功为F(l＋d) C．F对子弹做功为-Fd D．F对子弹做功为-F(l＋d) 位移为对地的位移，不是相对位移。 二、 正功和负功的理解 情境探究二 如何判断力对物体做正功还是负功？ 如图所示，第一个同学做的正功一定比第二个同学做的负功大吗？ 例2： 滑板运动是青少年喜爱的一项运动，一块滑板由板面、滑板支架和四个轮子等组成。一位练习者踩着滑板在水平地面上向右减速滑行，若练习者的脚受到的摩擦力为 ，脚对滑板的摩擦力为 ，下列说法正确的是( ) A. 做正功， 做负功 B. 做负功， 做正功 C. 、 均做正功 D.因为是静摩擦力， 、 都不做功 针对训练2：.如图所示，水平传送带以速度 顺时针运转，两传动轮 、 之间的距离为 ，若在 轮的正上方将一质量为 的物体轻放在传送带上，已知物体与传送带之间的动摩擦因数 ，在以下两种情况下物体由 处传送到 处的过程中，传送带对物体的摩擦力做了多少功？（ 取 （1）传送带速度 ； （2）传送带速度 。 三、变力做功的分析和计算 微元法 　质量为m的木块在水平面内做圆周运动，运动一周克服摩擦力做功Wf＝Ff·Δx1＋Ff·Δx2＋Ff·Δx3＋…＝Ff(Δx1＋Δx2＋Δx3＋…)＝Ff·2πR 图像法 　一水平拉力拉着一物体在水平面上运动的位移为x0，图线与横轴所围面积表示拉力所做的功，W＝x0 平均值法 　当力与位移为线性关系，力可用平均值＝表示，代入功的公式得W＝·Δx 等效转换法 　恒力F把物块从A拉到B，绳子对物块做功W＝F·(－) 例3：如图甲所示，质量为4 kg的物体在水平推力作用下开始运动，推力大小F随位移大小x变化的情况如图乙所示，物体与地面间的动摩擦因数μ＝0.5，g取10 m/s2，则(　　)（图像法） A．物体先做加速运动，推力减小到零后才开始做减速运动 B．运动过程中推力做的功为200 J C．物体在运动过程中的加速度先变小后不变 D．因推力是变力，无法确定推力做功的大小 针对训练3：某块石头陷入淤泥过程中，其所受的阻力F与深度h的关系为（k，F0已知），石头沿竖直方向做直线运动，当时，石头陷入淤泥过程中克服阻力做的功为（　　）（平均值法） A． B． C． D． 四、 对公式 和P=Fv的理解 情境探究三、如图所示，某部队正用吊车将一辆坦克车从码头上吊起。重力加速度为 。 （1） 将质量为m 的坦克车以速度v 匀速吊起，坦克车在t时间内匀速上升h高度，怎样计算吊车的功率？其瞬时功率是多少？ （2）若坦克车在相同的时间t 内，从静止开始以加速度a 匀加速上升高度h ，该过程中吊车对坦克车做功的平均功率是多少？上升高度h 时，其瞬时功率是多少？ （3）在越野比赛中，汽车爬坡时，常常换用低速挡，这是为什么？ 例4：质量为m=0.5kg 的物体自由下落，不计空气阻力，重力加速度g 取10m/s2 。求： （1）从物体开始下落，前3s 内重力对物体做功的平均功率P ； （2）第3s 末重力对物体做功的瞬时功率P 。 针对训