高中物理課件追尋守恒量——能量功.ppt

第七章,新知預(yù)習(xí)巧設(shè)計(jì),名師課堂 一點(diǎn)通,要點(diǎn)一,要點(diǎn)二,第 1、2 節(jié),創(chuàng)新演練 大沖關(guān),隨堂檢測(cè)歸納小結(jié),課下作業(yè)綜合提升,要點(diǎn)三,1了解自然界中存在的守恒量能量， 理解動(dòng)能和勢(shì)能的概念。 2理解功的概念，會(huì)利用功的公式進(jìn)行 有關(guān)計(jì)算。 3理解正功與負(fù)功的意義，并會(huì)解釋生 活中有關(guān)做功與否的實(shí)例。,讀教材填要點(diǎn),1追尋守恒量 (1)伽利略的實(shí)驗(yàn)探究： 如圖711所示,圖711,過(guò)程： 讓小球從斜面A滾落，它會(huì)繼續(xù)滾上斜面B。 現(xiàn)象： 無(wú)論斜面B比斜面A陡些或緩些，小球的速度最后總會(huì)在斜面上的某點(diǎn)變?yōu)镺，這一點(diǎn)距斜面底端的高度與它出發(fā)時(shí)的高度 。 結(jié)論： 這一事實(shí)說(shuō)明某個(gè)量是 的。在物理學(xué)中我們把這個(gè)量叫做能量或能。,相同,守恒,(2)勢(shì)能： 相互作用的物體憑借其 而具有的能量。 (3)動(dòng)能： 物體由于 而具有的能量。 (4)勢(shì)能和動(dòng)能的轉(zhuǎn)化： 從伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)我們可以看出，勢(shì)能和動(dòng)能可以相互轉(zhuǎn)化。小球從斜面上某一高度滾落至斜面底端的過(guò)程中 轉(zhuǎn)化為 ；小球從斜面底端沿斜面升高時(shí)， 又轉(zhuǎn)化為 ，若忽略空氣阻力和摩擦，在動(dòng)能與勢(shì)能轉(zhuǎn)化過(guò)程中能量是守恒的。,位置,運(yùn)動(dòng),勢(shì)能,動(dòng)能,動(dòng)能,勢(shì)能,2功 (1)含義：一個(gè)物體受到力的作用，并在力的方向上發(fā)生了一段位移。這個(gè)力一定對(duì)物體做了功。 (2)做功的兩個(gè)因素： ； 物體在力的方向上發(fā)生的 。 (3)單位：在國(guó)際單位制中，功的單位是 ，符號(hào)是J。 (4)公式： 力F與位移l同向時(shí)，W ； 力F與位移l有夾角時(shí)，W 。 (5)功是標(biāo)量，其正負(fù)既不表示 ，也不表示大小。,力,位移,焦耳,Fl,Flcos ,方向,正功,不做功,負(fù)功,3正功和負(fù)功 (1)恒力做功的情形： 由公式WFlcos 可知，力對(duì)物體做正功還是做負(fù)功，由F的方向與位移l的方向間的夾角決定，具體情況見(jiàn)下表：,(2)物體做曲線運(yùn)動(dòng)的情形： 看力F的方向與 的方向間的夾角，若為銳角則做正功，若為直角則不做功，若為鈍角則做負(fù)功。 4合力的功 當(dāng)一個(gè)物體在幾個(gè)力的共同作用下發(fā)生一段位移時(shí)，這幾個(gè)力對(duì)物體所做的總功，等于各個(gè)力分別對(duì)物體所做功的 ，也就是這幾個(gè)力的 對(duì)物體所做的功。,速度v,代數(shù)和,合力,試身手夯基礎(chǔ),1在伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)中，小球停下來(lái)的高度為h1，與它出 發(fā)時(shí)的高度h2相同，我們把這一事實(shí)說(shuō)成是“某個(gè)量守恒”， 下面說(shuō)法中正確的是 ( ) A小球在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中速度是守恒的 B小球在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中高度是守恒的 C小球在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中動(dòng)能是守恒的 D小球在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中能量是守恒的 解析：伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)中，小球的高度、速度、勢(shì)能都隨時(shí)間變化，而能量恒定不變，故D正確。 答案：D,2下列關(guān)于做功的說(shuō)法中正確的是 ( ) A凡是受力作用的物體，一定有力對(duì)物體做功 B凡是發(fā)生了位移的物體，一定有力對(duì)物體做功 C只要物體受力的同時(shí)又有位移發(fā)生，則一定有力對(duì) 物體做功 D只要物體受力，又在力的方向上發(fā)生了位移，則一 定有力對(duì)物體做功,解析：做功的兩個(gè)必要條件是：力和物體在力的方向上的位移，也就是說(shuō)，只有力或只有位移是不符合做功條件的，故A、B錯(cuò)誤；若物體發(fā)生位移的同時(shí)，也受力的作用，當(dāng)力與位移垂直時(shí)，此力并不做功，故C錯(cuò)，D對(duì)。 答案：D,3下列說(shuō)法中正確的是 ( ) A功是矢量，正、負(fù)表示方向 B功是標(biāo)量，正、負(fù)表示外力對(duì)物體做功，還是物體 克服外力做功 C力對(duì)物體做正功還是做負(fù)功取決于力和位移的方向 關(guān)系 D力對(duì)物體做的功總是在某過(guò)程中完成的，所以功是 一個(gè)過(guò)程量,解析：功是標(biāo)量，但有正功、負(fù)功之分，其正負(fù)由力和位移的方向關(guān)系決定，正功表示外力對(duì)物體做功，負(fù)功表示物體克服外力做功，力做功與物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程有關(guān)，是個(gè)過(guò)程量，故A錯(cuò)誤，B、C、D均正確。 答案：BCD,4如圖712所示，靜止在光滑水平面 上的物體質(zhì)量m25 kg，在與水平方向成60角斜向上的力F作用下運(yùn)動(dòng)10 s，已知F10 N，求在這10 s內(nèi)力F所做的功。(取g10 m/s2),圖712,答案：50 J,1功的概念 (1)做功的兩個(gè)必不可少的因素： 理解功的概念，首先要知道做功的兩個(gè)不可缺少的因素：力和物體在力的方向上發(fā)生的位移。力對(duì)物體是否做了功只與這兩個(gè)因素有關(guān)，與其他因素諸如物體運(yùn)動(dòng)的快慢、運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)、物體質(zhì)量等無(wú)關(guān)，與物體是否受其他力無(wú)關(guān)。 (2)功是一個(gè)過(guò)程量，總是與一個(gè)具體的過(guò)程相對(duì)應(yīng)，同 時(shí)功與具體的某個(gè)力或某幾個(gè)力相對(duì)應(yīng)，通常我們說(shuō)某個(gè)力或某幾個(gè)力所做的功。,2對(duì)功的公式的理解 對(duì)功的公式WFlcos ，應(yīng)從以下幾方 面加強(qiáng)理解： (1)公式中的F是恒力，即公式WFlcos 并不是普遍適用的，它只適用于大小和方向均不變的恒力做功。例如，如圖713所示，被壓縮的彈簧將物體彈出的過(guò)程中，彈力所做的功就是變力做功，力F的大小時(shí)刻在變化，這時(shí)WFlcos 就不適用了。 (2)公式中的l是指力的作用點(diǎn)的位移。,圖713,(3)公式中的是指力的方向和位移方向的夾角，即代表力和位移兩個(gè)矢量箭頭所指方向間的夾角。 (4)F與l必須具備同時(shí)性，即l必須是力F作用過(guò)程中物體的位移。如果力消失后物體繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，力所做的功就只跟力作用的那段位移有關(guān)，跟其余的位移無(wú)關(guān)。 3對(duì)功的正負(fù)的理解 (1)功是標(biāo)量，但有正、負(fù)之分，其正負(fù)可由力與位移或速度的夾角小于90還是大于90來(lái)區(qū)分。 (2)功的正、負(fù)不表示大小，只說(shuō)明力在這個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中是動(dòng)力還是阻力。,1如圖714所示，質(zhì)量為m的物體置于傾角為的斜面上，物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，在外力作用下，斜面以加速度a沿水平方向向左做勻加速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中物體m與斜面體相對(duì)靜止。則關(guān)于斜面對(duì)m的支持力和摩擦力的下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是 ( ) A支持力一定做正功 B摩擦力一定做正功 C摩擦力可能不做功 D摩擦力可能做負(fù)功,圖714,思路點(diǎn)撥 解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)： (1)先確定力與物體位移的夾角大小，再判斷力做功的正負(fù)。 (2)物體所受的摩擦力的方向與加速度a的大小有關(guān)。 解析 支持力方向垂直斜面向上，故支持力一定做正功。 而摩擦力是否存在需要討論。 當(dāng)agtan 時(shí)，摩擦力不存在，不做功 當(dāng)agtan ，摩擦力沿斜面向下，做正功 當(dāng)agtan ，摩擦力沿斜面向上，做負(fù)功。 綜上所述，B是錯(cuò)誤的。 答案 B,力做正功還是負(fù)功的判斷方法： (1)看力F與位移l的夾角： 90，力做正功，90，力做負(fù)功； (2)看力F與速度v的夾角： 90，力做正功，90，力做負(fù)功； (3)看速率增大還是減少，若在力作用下速率增大，此力做正功，反之做負(fù)功,1單個(gè)恒力做功 直接用公式WFlcos 計(jì)算。 2多個(gè)恒力同時(shí)作用的總功 (1)先求物體所受的合外力，再根據(jù)公式W合F合lcos 求合外力的功。 (2)先根據(jù)WFlcos ，求每個(gè)分力做的功W1、W2、Wn，再根據(jù)W合W1W2Wn，求合力的功。,名師點(diǎn)睛 (1)先求各個(gè)力做的功，再求總功時(shí)，應(yīng)用的是算術(shù)運(yùn)算法則，而不是矢量運(yùn)算法則。 (2)求某一個(gè)力做的功時(shí)，不受其他力存在的影響。,2如圖715所示，在光滑水平面上， 物體受兩個(gè)相互垂直的大小分別為F13 N和 F24 N的恒力，其合力在水平方向上，從靜 止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)10 m，求： (1)F1和F2分別對(duì)物體做的功是多少？代數(shù)和為多大？ (2)F1和F2合力為多大？合力做功是多少？ 思路點(diǎn)撥 力F1和F2及其合力均為恒力，可以用功的公式WFlcos 求解它們的功。,圖715,答案 (1)18 J 32 J 50 J (2)5 N 50 J,(1)如果物體處于平衡狀態(tài)或某一方向受力平衡時(shí)，或者物體在某一方向上做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)(合力等于ma)，先求合力再求功的方法更簡(jiǎn)捷； (2)如果已知物體所受的力之中有的不做功，有的做功且方便求得該力的功(如重力功)時(shí)，選擇W合W1W2Wn簡(jiǎn)單方便。,1將變力做功轉(zhuǎn)化為恒力做功 (1)分段法： 力在全程是變力，但在每一個(gè)階段是恒力，這樣就可以先計(jì)算每個(gè)階段的功，再利用求和的方法計(jì)算整個(gè)過(guò)程中變力做的功。,(2)微元法： 當(dāng)力的大小不變，力的方向時(shí)刻與速度同向(或反向)時(shí)，把物體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程分為很多小段，這樣每一小段可以看成直線，先求力在每一小段上的功，再求和即可。例如，滑動(dòng)摩擦力、空氣阻力總與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反，可把運(yùn)動(dòng)過(guò)程細(xì)分，其中每一小段都是恒力做功，整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所做的總功是各個(gè)階段所做功的和，即力與路程的乘積。,圖716,2利用圖像法求變力做功 如圖717所示，在Fl圖像中，若能求 出圖線與l軸 所圍的面積，則這個(gè)面積即為F在 這段位移l上所做的功。類似在vt圖像中，圖線 與t軸所圍的面積表示位移。 名師點(diǎn)睛 大小不變的空氣阻力、滑動(dòng)摩擦力在往返運(yùn)動(dòng)過(guò)程中做功與路徑有關(guān)，做功大小等于力與路程大小的乘積，即WFs路。,圖717,3.如圖718所示，輕彈簧一端與豎直墻壁連接，另一端與一質(zhì)量為 m 的木塊連接，放在光滑的水平面上，彈簧的勁度系數(shù)為k，彈簧處于自然狀態(tài)，用水平力緩慢拉木塊，使木塊前進(jìn)x, 求這一過(guò)程中拉力對(duì)木塊做了多少功？,圖718,思路點(diǎn)撥 解答本題應(yīng)注意以下兩個(gè)方面： (1)拉力F為變力。 (2)拉力F隨位移均勻變化。,(1)若力的大小不變，方向時(shí)刻在改變，可用微元法將求變力做功轉(zhuǎn)化為求恒力做功。 (2)若力的方向不變，大小隨位移均勻變化，則可先求平均作用力，再求平均作用力的功。也可用圖像法求功。,1(對(duì)應(yīng)要點(diǎn)一)下列關(guān)于力做功的說(shuō)法中正確的是 ( ) A人用力F300 N將足球踢出，球在空中飛行40 m，人 對(duì)足球做功1 200 J B人用力推物體，但物體未被推動(dòng)，人對(duì)物體做功為零 C物體豎直上升時(shí)，重力不做功 D只有恒力才能做功，變力不能做功,解析：人用力踢足球時(shí)，力F不是始終作用于足球上，A錯(cuò)誤；人用力推物體，物體位移為零，則人對(duì)物體做功為零，B正確；物體豎直上升時(shí)，重力做負(fù)功，C錯(cuò)誤；只要物體在力的方向上有位移，力就對(duì)物體做功，無(wú)論此力是恒力還是變力，D錯(cuò)誤。 答案：B,2(對(duì)應(yīng)要點(diǎn)一)一人乘電梯從1樓到20樓，在此過(guò)程中經(jīng)歷了 先加速，后勻速，再減速的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，則電梯對(duì)人的支持力的做功情況是 ( ) A加速時(shí)做正功，勻速時(shí)不做功，減速時(shí)做負(fù)功 B加速時(shí)做正功，勻速和減速時(shí)做負(fù)功 C加速和勻速時(shí)做正功，減速時(shí)做負(fù)功 D始終做正功 解析：在加速、勻速、減速的過(guò)程中，支持力與人的位移方向始終相同，所以支持力始終對(duì)人做正功，故D正確。 答案：D,3(對(duì)應(yīng)要點(diǎn)二)同一個(gè)物體，分別沿兩個(gè)光滑斜面由B、 C勻速提升到A。如圖719所示，若沿兩個(gè)斜面的拉力分別為FB、FC。兩個(gè)過(guò)程中拉力做的功分別為WB、WC。則 ( ) AWBWC FBWC FBFC DWBWC FBFC,圖719,解析：物體勻速上升，有FBmgsin B，F(xiàn)Cmgsin C，因BC，故FBFC；又WBFBlABmglABsin B，WCFClACmglACsin C，又lABsin BlACsin C，故WBWC，只有B正確。 答案：B,4(對(duì)應(yīng)要點(diǎn)三)靜止在水平面上的 物體M，受到一水平向右的推力作 用，在推力作用下向右運(yùn)動(dòng)了4 m， 水平推力隨物體位移的變化圖像如 圖7110所示，推力的最大值為4 N，且力隨位