8.1.2 功与功率 课件-2025-2026学年高一下学期物理人教版必修第二册

该高中物理课件聚焦“功与功率”第2课时，围绕摩擦力做功特点、作用力与反作用力的功、变力做功求解思路展开，通过圆盘转动、传送带运动等情境导入，结合实例分析静摩擦与滑动摩擦做功的正/负/不做功情况，递进讲解作用力反作用力做功关系及变力做功的微元、转化等四种方法，构建知识支架。 其亮点在于以生活实例（磨刀、提重物）和实验情境（磁铁相互作用）为载体，通过典例辨析（传送带问题、铁钉击木块）深化物理观念（能量观念），运用微元法、图像法培养科学思维（模型建构、科学推理），帮助学生直观理解规律，教师可借助清晰结构与多样方法提升教学效率。

8.1 功与功率第2课时 要点1: 摩擦力做功的求解 要点2: 作用力与反作用力的功 要点3: 变力做功的求解思路 要点1: 摩擦力做功的求解 知识疏理 静摩擦力做功特点 小物块同水平面内的圆盘一起做匀速圆周运动,此时静摩擦力做功了么? . 结论: 静摩擦力不对物体做功。 知识疏理 如果做功了,做了正功还是负功? 当小物块相对传送带静止,随传送带一起匀速运动时,静摩擦力对小物块做功了吗? 结论:静摩擦力对物体做负功。 静摩擦力做功特点 知识疏理 如果做功了,做了正功还是负功? 当小物块相对传送带静止,随传送带一起匀速运动时,静摩擦力对小物块做功了吗? 结论:静摩擦力对物体做正功。 静摩擦力做功特点 知识疏理 小结: 由以上三个例子我们可以看出 静摩擦力 可以对物体做正功, 也可以做负功, 还可以不做功! 静摩擦力做功特点 知识疏理 思考 物体A在水平传送带上随传送带一起向右运动,则摩擦力一定做正功吗? 若向右匀速 若向右加速 若向右减速 f f v v f=0 不做功 摩擦力做正功 摩擦力做负功 静摩擦力做功特点 知识疏理 物体以初速度 向右运动,由于受到桌面的摩擦力,最后 静止下来,在该过程中摩擦力对桌面做功了吗? 如果做功,是做正功还是负功? 结论:滑动摩擦力不对桌面做功。 滑动摩擦力做功特点 知识疏理 摩擦力对两个物体都做什么功(正或负)? 结论:滑动摩擦力可以做正功也可以做负功 光滑桌面 滑动摩擦力做功特点 知识疏理 小结: 由以上三个例子我们可以看出 滑动摩擦力 可以对物体做正功, 也可以做负功, 还可以不做功! 滑动摩擦力做功特点 f 结论:滑动摩擦力做功大小=f 路程 思考 滑动摩擦力做功与路径有关吗? 物体在水平面上滑动,f 做的功总为 负功, 化曲为直,则全过程中f 所做总功为: (设s为轨迹总长度) W=-f s1 -f s2- -f si- =-f( s1 + s2+ + si+ )=-fs 此式说明了滑动摩擦力做功和路径有关. 知识疏理 典例精析 典例1.如图所示为生活中磨刀的示意图,磨刀石静止不动,刀在手的推动下从右匀速运动到左,发生的位移为s,令刀与磨刀石之间的摩擦力大小为f,则下列叙述中正确的是( ) A.摩擦力对刀做负功,大小为fs B.摩擦力对刀做正功,大小为fs C.摩擦力对磨刀石做正功,大小为fs D.摩擦力对磨刀石不做功 磨刀石 s AD 典例精析 典例2.质量为M的长木板放在光滑的水平面上,一个质量为m的滑块以某一速度沿木板表面从左端向右滑,在木板上前进了L,而木板前进了S,如图所示。若滑块与木板间的摩擦因数为 ,求摩擦力对滑块﹑对木板做功各为多少? M m M m L S 典例精析 解析:滑块受力情况如图(甲)所示,摩擦力对滑块做的功为W1= - mg(s+L)。 . f mg FN FN’’ (乙) (甲) mg FN f . 木板受力情况如图(乙)所示,摩擦力对木板做的功为W2 = mgs。 M m M m L S 一对滑动摩擦力做功的代数和不为零 W1= - mg(s+L) 滑块损失能量 mg(s+L) W2 = mgs 木板得到能量 mgs 典例精析 解析:滑块受力情况如图(甲)所示,摩擦力对滑块做的功为W1= - mg(s+L)。 . f mg FN FN’’ (乙) (甲) mg FN f . 木板受力情况如图(乙)所示,摩擦力对木板做的功为W2 = mgs。 M m M m L S W1= - mg(s+L) 滑块损失能量 mg(s+L) W2 = mgs 木板得到能量 mgs Q=| W1+ W2 |= f S相对 要点2: 作用力与反作用力的功 知识疏理 1、作用力与反作用力均做正功 N S N S X2 F1 F2 X1 我们用两个条形磁铁设计如下实验: 做正功 做正功 2、作用力与反作用力均做负功 N S N S X2 F1 F2 X1 我们用两个条形磁铁设计如下实验: 做负功 做负功 知识疏理 3、作用力与反作用力一个做正功,一个做负功 N S X2 F1 F2 X1 我们用两个条形磁铁设计如下实验: N S v 做负功 做正功 知识疏理 4、作用力与反作用力一个做功,一个不做功 N S v N S 我们用两个条形磁铁设计如下实验: X F1 F 固定 X=0 不做功 做负功 知识疏理 5、作用力与反作用力一个做功,一个不做功 N S N S 固定 F1 F X X=0 不做功 做正功 我们用两个条形磁铁设计如下实验: 知识疏理 作用力和反作用力做功,其大小不一定相等,正负也不一定相反 知识疏理 A B F A B F X 注意1:一对静摩擦力做功的代数和一定为0 知识疏理 A B F S1 S2 注意2:一对滑动摩擦力做功的代数和不为0, 其绝对值为摩擦生热。 S相对 W1= mgS1 W2=- mgS2 | W1+ W2 |= f S相对= Q 知识疏理 可见,一对相互作用力做功之和为 , 表示两个相互作用的物体的相对位移,F表示相互作用力。 注意3:一对相互作用力做功之和与参照系的选择无关 如图所示,两个质点1和2之间的作用力与反作用力分别为f1和f2,在时间t内发生的位移分别为s1和s2,求f1 、f2做功之和。 s12表示两个质点的相对位移 若以地面为参照系 若以2为参照系 知识疏理 典例精析 典例1.如图所示,A、B叠放着,A用绳系在固定的墙上,用力F将B拉着右移,用T、fAB和fBA分别表示绳子的拉力、A对B的摩擦力和B对A的摩擦力,则下面正确的叙述是( ) A.F做正功,fAB做负功,fBA做正功,T不做功 B.F和fBA做正功,fAB和T做负功 C.F做正功,fAB做负功,fBA和T不做功 D.F做正功,其他力都不做功 C 典例精析 典例2.如图所示,固定于O点的细线拴一小球搁在斜面上,细线处于拉直状态沿竖直方向,斜面放在水平面上。现用力将斜面向左缓慢地推移一段距离,至虚线位置。设斜面作用于小球的弹力做功为W1,小球作用于斜面的弹力做功为W2,则( ) O N S N S 斜面对小球的弹力做功W1>0 小球对斜面的弹力做功W2<0 典例2.如图所示,固定于O点的细线拴一小球搁在斜面上,细线处于拉直状态沿竖直方向,斜面放在水平面上。现用力将斜面向左缓慢地推移一段距离,至虚线位置。设斜面作用于小球的弹力做功为W1,小球作用于斜面的弹力做功为W2,则( ) 典例精析 O N S N S 是一对相互作用力做功之和 方向垂直 , 故 选斜面为参照系,小球沿斜面向上移动 BD 要点3: 变力做功的求解思路 F 水平面上的物体在大小不变的力F作用下沿半径为R的圆周运动一周,力F总沿速度方向,求力F所做的功。 1.微元法求变力做功 若力大小不变,且方向始终与速度方向相同或相反,则功=力 路程。 知识疏理 h 物体以某一初速度竖直上抛,空气阻力恒为f,物体上升的最大高度为h,求物体落回原处的过程中,空气阻力做的功。 mg f mg f h 知识疏理 空气阻力做的功=力 路程 h 2.转化法求变力做功 人对绳的拉力方向时刻在变,所以无法利用W=Flcos 直接求拉力的功。 人对绳做的功=绳对物体做的功 把“求人对绳做的功”转化为“绳对物体做的功” 知识疏理 人在A点拉着绳通过一定滑轮吊起质量m=50Kg的物体,如图所示,开始绳与水平方向夹角为600,h=2m ,当人匀速提起重物由A点沿水平方向运动到B点,此时绳与水平方向成300角,求人对绳的拉力做了多少功 ? 人在A点拉着绳通过一定滑轮吊起质量m=50Kg的物体,如图所示,开始绳与水平方向夹角为600,h=2m ,当人匀速提起重物由A点沿水平方向运动到B点,此时绳与水平方向成300角,求人对绳的拉力做了多少功 ? 重物上升的高度等于即: h 2.转化法求变力做功 绳上拉力F=mg 知识疏理 恒力做功时的F-x图象 x F 0 x0 F0 S面积= F0 x0 =W 3.图像法求变力做功 F-x图象中,图像与两轴所包围的面积就是F做的功。 知识疏理 你能计算出拉力所做的功吗? M M W=S 3.图像法求变力做功 x0 x F 0 x0 kx0 微元思想 把位移x0分成无数个微元 x 每个微元 x内可近似为恒力做功 微元累积 F-x图象中,图像与两轴所包围的面积就是F做的功。 知识疏理 k F 缓慢拉动 物体受到一个与位移同方向的力F,其大小随位移的变化关系如图所示,求力F在物体位移0~50cm过程中做的功。 F/N x/cm O 10 20 30 40 50 5 10 15 20 25 答案: (0.05 2.5) 57 =7.125J 知识疏理 若变力大小随位移是线性变化,且方向不变时,可用变力的平均值求功。 4.平均力法求变力做功 x F 0 x0 F2 F1 用面积法验证: 知识疏理 典例.用铁锤将一铁钉击入木块,设木块对铁钉的阻力与铁钉进入木块内的深度成正比。在铁锤击第一次时,能把铁钉击入木块内1cm,问击第二次时,能击入多少深度?(设铁锤每次做功相等,铁钉缓慢地进入木块。) x1 x2 解一: 用平均力法. 第一次 第二次 因为 第二次击入深度 典例精析 典例.用铁锤将一铁钉击入木块,设木块对铁钉的阻力与铁钉进入木块内的深度成正比。在铁锤击第一次时,能把铁钉击入木块内1cm,问击第二次时,能击入多少深度?(设铁锤每次做功相等,铁钉缓慢地进入木块。) x1 x2 解二:用图像法 x f 0 x1 x2 kx1 kx2 两次做功相等 第二次击入深度 典例精析 课堂小结 适用条件:力大小不变,且方向始终与速度方向相同或相反。 只适用于随位移均匀变化的力 F-X图像中,图像与两轴包围的面积表示F做的功 变力做功的求解 微元法 转化法 平均力法 图像法 $