2018-2019新设计物理必修2教科版（优课件+精讲义+优习题）：第四章　机械能及其守恒定律 (共18份打包)

第四章　机械能及其守恒定律 2.4.1　功 学习目标 核心凝炼 1.理解做功与能量变化的关系。 2个要素——做功的两个要素：力和在力的方向上发生的位移 1个表达式——W＝Fxcos α 2.理解功的概念和做功的两个要素。 3.会利用公式W＝Fxcos α进行有关运算。 4.理解正功、负功的含义，能根据公式计算多个力所做的总功。 一、做功与能量的变化 [观图助学] 　　　 甲　　　　　　　　乙 (1)如图甲所示，射箭运动员正在参加射箭比赛。箭射出过程中什么力对箭做功？能量是怎样转化的？ (2)如图乙所示，①举重运动员把杠铃举高的过程中，运动员对杠铃做功吗？重力对杠铃做功吗？做什么功？ ②举重运动员举着杠铃不动(保持3秒即成功)的过程中，运动员对杠铃做功吗？重力对杠铃做功吗？做什么功？ 1.概念：如果物体受到力的作用，并在力的方向上发生了一段位移，这个力就对物体做了功。 2.做功的两个因素 [理解概念] 判断下列说法是否正确。 (1)力越大，位移越大，做功就越多。(×) (2)力很大，位移也很大，这个力做的功可能为零。(√) (3)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。(×) (4)力对物体不做功，说明物体的位移一定为零。(×) 二、功的计算公式 [观图助学] 小华沿水平方向推木箱，推力F＝10 N，木箱沿水平方向前进了2 m，此过程中小华对木箱做了多少功？ 1.功的公式 (1)力F与位移x同向时，W＝Fx。 (2)力F与位移x夹角为α时，W＝Fxcos__α。其中F、x、α分别为力的大小、位移的大小和力与位移方向的夹角。 2.功的单位：国际单位制中，功的单位是焦耳，符号是J。 三、功的正负　合力的功 [观图助学] 如图所示，一阵风水平吹过，将熟透的苹果从2 m高的枝头吹落。若苹果重2 N，风力恒为1 N，下落的水平位移为1 m。苹果下落过程中： (1)重力和风力各做多少功？ (2)重力和风力对苹果做的总功能不能用平行四边形定则来求？若不能应该怎么求？ 1.力对物体做正功和负功的条件 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) 2.总功的计算 (1)各个分力分别对物体所做功的代数和。 (2)几个力的合力对物体所做的功。 [理解概念] 判断下列说法是否正确。 (1)用力推汽车，虽然汽车没动，但推车者累得满头大汗，所以说推车者对汽车做了功。(×) (2)力F1做功10 J，F2做功－15 J，力F1比F2做功少。(√) (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。(√) 　对功的理解 [观察探究] 如图1所示，马拉着小车(包括人)沿水平面匀速前进了一段距离。 图1 (1)小车(包括人)受到几个力作用？每个力对小车做功吗？是正功还是负功？ (2)马对小车做的功是否等于马的拉力F(设F与水平方向的夹角为α)和小车的位移x的乘积？ (3)拉力F一般分解为哪两个分力？F做的功与哪个分力做的功相同？ 答案　(1)小车(包括人)受4个力作用：重力、支持力、拉力、摩擦力，其中拉力做正功，摩擦力做负功，重力和支持力不做功。 (2)不等于。因为W＝Fxcos α。 (3)拉力可以分解为沿水平方向和竖直方向的两个分力。F做的功与水平方向分力做的功相同。 [探究归纳]　 1.对功的理解 (1)两个决定因素 ①作用在物体上的外力； ②物体在力的方向上的位移。 (2)功是力在空间上的积累效应，它总是与一个过程相联系。因此，功是一个过程量。计算功时，一定要明确是哪个力在哪一过程中对物体做的功。 2.对公式W＝Fxcos α的理解 (1)W＝F·xcos α可理解为功等于力F与沿力F方向的位移xcos α的乘积。 (2)W＝Fcos α·x，也可理解为功等于沿位移方向的分力Fcos α 与位移x的乘积。 (3)适用条件：公式W＝Fxcos α只适用于计算恒力做功，若是变力做功，此公式不再适用。 3.正功和负功的物理意义 功是标量，只有大小没有方向，功的正、负既不表示功有方向，也不表示功的数值大小。正功和负功只表示两种相反的做功效果，功的正、负有如下含义： 意义 意义 动力学角度 能量角度 正功 力对物体做正功，这个力对物体来说是动力 力是对物体做正功，向物体提供能量，即受力物体获得了能量 负功 力对物体做负功，这个力对物体来说是阻力，对物体的运动起阻碍作用 物体克服外力做功，向外输出能量(以消耗自身能量为代价)，即负功表示物体失去了能量 说明 ①不能把负功的负号理解为力与位移方向相反，更不能错误地认为功