2019版人教物理必修二同步配套課件：第七章+機(jī)械能守恒定律+習(xí)題課7.1

1、習(xí)題課習(xí)題課:功和功率功和功率探究一探究二探究三情景情景導(dǎo)引導(dǎo)引如圖所示,在水平桌面上,用長為L的細(xì)線一端拴質(zhì)量為m的物體,另一端系在中心軸上,物體與桌面間的動摩擦因數(shù)為,使物體在桌面上做圓周運(yùn)動,關(guān)于在物體轉(zhuǎn)動一周的過程中摩擦力做的功,小明和小亮的觀點(diǎn)不同,小明認(rèn)為,因?yàn)槲矬w運(yùn)動一周的位移是零,根據(jù)W=FL,所以摩擦力做的功是零;小亮認(rèn)為,因?yàn)槲矬w所受的摩擦力與速度總是反向的,摩擦力總阻礙物體的運(yùn)動,所以摩擦力做功不可能是零。你認(rèn)為哪種觀點(diǎn)正確?功的計(jì)算功的計(jì)算 探究一探究二探究三要點(diǎn)提示小亮的觀點(diǎn)正確。因?yàn)槟Σ亮Σ皇呛懔?不能再用公式W=FL求解。將物體運(yùn)動一周分為無窮多份,每一份可以看作

2、直線運(yùn)動,摩擦力的大小不變化,所以W=-Ff(x1+x2+x3+),所以有W=-mg2L=-2mgL。探究一探究二探究三知識歸納知識歸納1.恒力的功功的公式W=Flcos ,只適用于恒力做功。即F為恒力,l是物體相對地面的位移,流程圖如下:探究一探究二探究三2.變力做功的計(jì)算(1)將變力做功轉(zhuǎn)化為恒力做功。當(dāng)力的大小不變,而方向始終與運(yùn)動方向相同或相反時(shí),這類力的功等于力和路程的乘積。(2)當(dāng)變力做功的功率P一定時(shí),如機(jī)車恒定功率啟動,可用W=Pt求功。(3)用平均力求功:若力F隨位移x線性變化,則可以用一段位移內(nèi)的平均力求功,如將勁度系數(shù)為k的彈簧拉長x時(shí),克服彈力做的功探究一探究二探究三典

3、例剖析典例剖析【例1】 一個(gè)勁度系數(shù)為k的輕彈簧,它的彈力大小與其伸長量的關(guān)系如圖所示。彈簧一端固定在墻壁上,在另一端沿彈簧的軸線施一水平力將彈簧拉長,求在彈簧由原長開始到伸長量為x1過程中拉力所做的功。如果繼續(xù)拉彈簧,在彈簧的伸長量由x1增大到x2的過程中,拉力又做了多少功?探究一探究二探究三解析:在拉彈簧的過程中,拉力的大小始終等于彈簧彈力的大小,根據(jù)胡克定律可知,拉力與拉力的作用點(diǎn)的位移x(等于彈簧的伸長量)成正比,即F=kx。F-x關(guān)系圖象如圖所示:由圖可知AOx1的面積在數(shù)值上等于把彈簧拉伸x1的過程中拉力所做的功,探究一探究二探究三規(guī)律方法規(guī)律方法 圖象法求解變力做功的方法(1)圖

4、象類型:力位移圖象(F-x圖象),即所給圖象是作用力隨位移的變化關(guān)系,如圖甲、乙所示:(2)求解方法:對于方向在一條直線上,大小隨位移變化的力,作出F-x圖象(或根據(jù)已給圖象),求出圖線與x坐標(biāo)軸所圍成的“面積”,就求出了變力所做的功。探究一探究二探究三變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練1在水平面上,有一彎曲的槽道AB,由半徑分別為 和R的兩個(gè)半圓構(gòu)成。如圖所示,現(xiàn)用大小恒為F的拉力將一光滑小球從A點(diǎn)拉至B點(diǎn),若拉力F的方向時(shí)時(shí)刻刻均與小球運(yùn)動方向一致,則此過程中拉力所做的功為()A.0B.FRD.2FR探究一探究二探究三解析:小球受的拉力F在整個(gè)過程中大小不變,方向時(shí)刻變化,是變力。但是,如果把圓周分成無數(shù)微

5、小的弧段,每一小段可近似看成直線,拉力F在每一小段上方向不變,每一小段上可用恒力做功的公式計(jì)算,然后將各段做功累加起來。設(shè)每一小段的長度分別為l1,l2,l3ln,拉力在每一段上做的功W1=Fl1,W2=Fl2Wn=Fln,拉力在答案:C探究一探究二探究三情景情景導(dǎo)引導(dǎo)引如圖所示,物體A放在長為L的木板B的右端,現(xiàn)用力F向右拉木板。(1)若物體A相對木板B滑動,當(dāng)B前進(jìn)x時(shí),物體A從木板B左端滑下,滑動摩擦力為Ff,求摩擦力分別對A、B做了多少功?這一對滑動摩擦力做功的總和為多少?(2)若物體A相對木板B沒有滑動,當(dāng)B前進(jìn)x時(shí),物體A受的靜摩擦力為Ff,求摩擦力分別對A、B做了多少功?這一對靜

6、摩擦力做功的總和為多少?要點(diǎn)提示(1)滑動摩擦力對A做的功為Ff(x-L),對B做的功為-Ffx,這兩個(gè)摩擦力做功的總和為-FfL。(2)靜摩擦力對A做的功為Ffx,對B做的功為-Ffx,這兩個(gè)摩擦力做功的總和為0。摩擦力做功的特點(diǎn)與計(jì)算摩擦力做功的特點(diǎn)與計(jì)算 探究一探究二探究三知識歸納摩擦力做功1.不論是靜摩擦力,還是滑動摩擦力都可以是動力也可以是阻力,也可能與位移方向垂直,所以不論是靜摩擦力,還是滑動摩擦力既可以對物體做正功,也可以對物體做負(fù)功,還可能不對物體做功。(1)靜摩擦力做功:若物體在傾斜的傳送帶上隨傳送帶一起向上運(yùn)動,靜摩擦力做正功,若隨傳送帶一起勻速向下運(yùn)動,靜摩擦力做負(fù)功;在

7、粗糙的水平圓盤上的物體隨圓盤做勻速圓周運(yùn)動時(shí),靜摩擦力提供向心力,不做功。探究一探究二探究三(2)滑動摩擦力做功:如圖所示,當(dāng)將物體輕輕放在運(yùn)動的傳送帶上時(shí),滑動摩擦力對物體做正功;當(dāng)傳送帶不動,物體沖上傳送帶時(shí),滑動摩擦力對物體做負(fù)功;當(dāng)物體在地面上滑動時(shí),地面受到的滑動摩擦力不做功。2.一對相互作用的靜摩擦力等大反向且物體之間相對靜止,即兩個(gè)物體的對地位移相同,由W=Flcos 可判斷兩個(gè)相互作用的靜摩擦力做功的總和為零。3.一對相互作用的滑動摩擦力等大反向但物體之間相對滑動,即兩個(gè)物體的對地位移不相同,由W=Flcos 可判斷兩個(gè)相互作用的滑動摩擦力做功的總和不為零。探究一探究二探究三畫

8、龍點(diǎn)睛畫龍點(diǎn)睛 相互作用的一對滑動摩擦力中至少有一個(gè)做負(fù)功,兩力所做的功的總和一定為負(fù)值。而相互作用的一對靜摩擦力所做的總功一定等于零。探究一探究二探究三典例剖析典例剖析【例2】質(zhì)量為M的木板放在光滑水平面上,如圖所示。一個(gè)質(zhì)量為m的滑塊以某一速度沿木板表面從A點(diǎn)滑至B點(diǎn),在木板上前進(jìn)了l,同時(shí)木板前進(jìn)了x,若滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)為,求摩擦力對滑塊、對木板所做的功各為多少?滑動摩擦力對滑塊、木板做的總功是多少?探究一探究二探究三解析:由題圖可知,木板的位移為lM=x時(shí),滑塊的位移為lm=l+x,m與M之間的滑動摩擦力Ff=mg。由公式W=Flcos 可得,摩擦力對滑塊所做的功為Wm=mgl

9、mcos 180=-mg(l+x),負(fù)號表示做負(fù)功。摩擦力對木板所做的功為WM=mglM=mgx。這對滑動摩擦力做的總功:W=Wm+WM=-mg(l+x)+mgx=-mgl。答案:-mg(l+x)mgx-mgl探究一探究二探究三變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練2如圖所示,A、B兩物體疊放在一起,A被不可伸長的細(xì)繩水平系于左墻上,B在拉力F作用下,向右勻速運(yùn)動,在此過程中,A、B間的摩擦力做功情況是()A.對A、B都做負(fù)功B.對A、B都不做功C.對A不做功,對B做負(fù)功D.對A做正功,對B做負(fù)功答案:C探究一探究二探究三情景情景導(dǎo)引導(dǎo)引如圖所示,小明同學(xué)在一個(gè)90 m長,高5 m的斜坡底端,騎自行車由靜止開始加速

10、向上爬,假定他的運(yùn)動是勻加速運(yùn)動,用30 s的時(shí)間爬到坡頂,且已知小明和車的總質(zhì)量為54 kg,所受摩擦阻力為19.2 N,g取10 m/s2。(1)小明同學(xué)在爬坡過程中的功率是多大?該功率是指哪個(gè)力的功率?是平均功率還是瞬時(shí)功率?(2)小明同學(xué)在爬到坡頂時(shí)的功率是多大?該功率是平均功率還是瞬時(shí)功率?探究一探究二探究三(2)小明爬到坡頂時(shí)的功率為瞬時(shí)功率,則P=Fv=606 W=360 W。知識歸納1.兩個(gè)公式的不同 一般用來計(jì)算平均功率,而P=Fv一般計(jì)算瞬時(shí)功率,此時(shí)v為瞬時(shí)速度;但當(dāng)v為平均速度時(shí),也可計(jì)算平均功率。2.應(yīng)用公式P=Fv時(shí)需注意(1)F與v方向在同一直線上時(shí),P=Fv。(

11、2)F與v方向有一夾角時(shí),P=Fvcos 。探究一探究二探究三探究一探究二探究三典例剖析典例剖析【例3】如圖甲所示,滑輪質(zhì)量、摩擦均不計(jì),質(zhì)量為2 kg的物體在F作用下由靜止開始向上做勻加速運(yùn)動,其速度隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖乙所示,由此可知(g取10 m/s2)()A.物體加速度大小為2 m/s2B.F的大小為21 NC.4 s末F的功率大小為42 WD.4 s內(nèi)F做功的平均功率為42 W答案:C 1231.以一定的速度豎直向上拋出一個(gè)小球,小球上升的最大高度為h,空氣的阻力大小恒為F,則從拋出至落回出發(fā)點(diǎn)的過程中,空氣阻力對小球做的功為()A.0B.-Fh C.-2FhD.-4Fh解析:從全過

12、程看,空氣的阻力為變力,但將整個(gè)過程分為兩個(gè)階段:上升階段和下落階段,小球在每個(gè)階段受到的阻力都為恒力,且總是跟小球運(yùn)動的方向相反,所以空氣阻力對小球總是做負(fù)功。全過程空氣阻力對小球做的功等于兩個(gè)階段所做功的代數(shù)和,即W=W上+W下=(-Fh)+(-Fh)=-2Fh?？諝庾枇?、摩擦阻力是一種特殊的力,在計(jì)算這種力做的功時(shí),不可簡單地套用功的計(jì)算公式W=Flcos ,得出W=0的錯(cuò)誤結(jié)論。從上面的正確結(jié)果可以看出:空氣阻力做的功在數(shù)值上等于阻力與全過程中小球路程的乘積。故選C。答案:C1232.一個(gè)物體在粗糙的水平面上運(yùn)動,先使物體向右滑動距離l,再使物體向左滑動l,正好回到起點(diǎn),來回所受摩擦力大小都為Ff,則整個(gè)過程中摩擦力做功為()A.0B.-2FflC.-FflD.無法確定解析:由題意可知,物體運(yùn)動過程可分兩段,兩段內(nèi)摩擦力做功均為負(fù)功,即W=-Ffl,則全程摩擦力所做的功W總=-2Ffl。答案:B1233.如圖所示,位于水平面上的物體A,在斜