高中物理7.1-7.2追寻守恒量-能量功课件新人教版必修2

，万有引力做负功因为万有引力的方向和速度方向的夹角大于例如图所示，质量为的物体置于倾角为的斜面上，物体与斜面间的动摩擦因数为，在外力作用下，斜面沿水平方向向右做匀速运动，运动中物体与斜面体相对静止则关于斜面对的支持力和摩擦力的下列说法中正确的是支持力定做正功摩擦力定做正功摩擦力可能不做功重力不做功互动探究物体随斜面匀速运动时，受几个力其大小方向如何提示如图所示，物体受重力支持力和静摩擦力根据平衡条件，可得方向分别垂直斜面向上和沿斜面向上分析每个力与位移方向的夹角，并判断功的正负提示由图可知，重力方向与位移方向垂直，不做功摩擦力与位移方向夹角为锐角，做正功支持力与位移方向夹角为钝角，做负功解析重力方向与位移方向垂直，不做功，正确支持力与位移方向夹角为钝角，做负功，错误摩擦力方向与位移方向夹角为锐角，做正功，正确，错误答案力对物体做功只跟这个力在这个力的方向上的位移以及力与位移间的夹角有关，跟物体是否还受其他力的作用无关力与位移必须具有同时性，即必须是力作用过程中的位移计算功时定要明确在哪段位移过程中对哪个物体做的功如图，拖着旧橡胶轮胎跑是身体耐力训练的种有效方法如果受训者拖着轮胎在水平直道上跑了，那么下列说法正确的是摩擦力对轮胎做了负功重力对轮胎做了正功拉力对轮胎不做功支持力对轮胎做了正功答案解析摩擦力方向与轮胎位移方向相反，摩擦力做负功，项正确重力和支持力的方向与轮胎位移方向垂直，不做功，项错误拉力方向与轮胎位移方向成锐角，做正功，错误答案功的计算恒力功的计算恒力功的计算，可直接应用公式，对此公式有两种理解，即功等于力与位移在力方向上的分量的乘积，即功等于力在位移方向上的分量与位移的乘积总功的计算物体受到多个外力作用时，计算合力的功，要考虑各个外力共同做功产生的效果，般有如下两种方法先由力的合成与分解法或根据牛顿第二定律求出合力合，然后由合计算由计算各个力对物体做的功„，然后将各个外力所做的功求代数和，即合„例如图所示，用恒力拉个质量为的物体，由静止开始在水平地面沿直线运动的位移为，力与物体运动方向的夹角为，已知物体与地面间的动摩擦因数为，当地的重力加速度为，试求拉力对物体所做的功摩擦力对物体做的功外力做的总功互动探究物体受几个力，如何运动提示如图所示，物体受重力拉力支持力和摩擦力，做初速度为零的匀加速直线运动分别判断每个力的做功情况提示重力不做功，拉力做正功，支持力不做功，摩擦力做负功解析根据功的公式，拉力对物体所做的功设地面对物体支持力的大小为，根据物体在竖直方向的平衡条件可知，再根据滑动摩擦力公式联立解得滑动摩擦力做的功因为重力和支持力不做功所以总答案见解析计算功时，定要注意力与功的对应性，区别个力做的功与合力做的功通过受力分析，求出各个力的大小，找出对应的力与位移方向的夹角关系，然后代入功的计算公式计算，当力的物体，使之在光滑的水平面上沿力的方向移动距离，恒力做功为再用该恒力作用于质量为无法判断答案解析根据功的定义，力所做的功只与力的大小及物体在力的方向上发生的位移的大小有关，不需考虑其他力的影响，因两次的恒力相同，位移也相同，所以做功相同变力做功的几种求法微元法只能用来计算恒力的功，若是求变力的功，可将运动过程分成很多小段，每小段内可看做恒力，用公式求出每小段内力做的功，然后累加起来就得到整个过程中变力做的功平均力法若变力是位移的线性函数，可通过求变力对位移的平均力分别为初末位置力的大小来计算功图象法若作用在物体上的力只是大小变化，而方向始终与位移在同直线上，可以将力随位移变化的关系描绘在图象上，则图线与坐标轴围成的图形的面积就表示力对物体所做的功，如图甲乙所示这与运动学中由图象求位移原理相同等效转换法在些情况下，通过等效转换可以将变力做功转换成恒力做功，然后可以用公式求解如图，用大小不变的力拉绳子时，绳子对物体的拉力为变力，对物体做的功不能用公式直接计算但力对物体做的功与力对绳子做的功相等，可将计算绳子对物体做功的问题等效转换为求力做功的问题例温州高检测如图所示，辆拖车通过定滑轮将重物匀速提升，当拖车从点水平移动到点时，位移为，绳子由竖直变为与竖直方向成的角度，求此过程中拖车对绳子所做的功互动探究拖车对绳子的拉力是恒力还是变力，能够应用公式直接求解吗提示拖车对绳子的拉力方向总沿绳方向，所以拉力的方向不断变化，是变力，不能用直接求解拖车对绳子做的功与绳子对重物做的功有什么关系提示拖车对绳子拉力的大小等于绳子对重物的拉力，拖车对绳子做的功等于绳子对重物做的功，又因为重物匀速上升，拉力大小等于重力，这样可以把变力功转化为恒力功解析拖车对绳子做的功等于绳子对重物做的功以重物为研究对象，由于整个过程中重物匀速运动所以绳子的拉力重物上升的距离等于滑轮右侧后来的绳长减去开始时的绳长所以绳子对重物做的功所以拖车对绳子做的功等于绳子对重物的做功，等于答案求力做功时，应首先判断是恒力做功还是变力做功，若是恒力做功，则按公式求若是变力做功，则按变力做功的方法求当只有力的大小变化而方向不变时，若力随位移均匀变化，则用图象法求当力的大小不变只有方向变化时，若力的方向始终与运动方向相同或相反，则该力做的功等于力的大小与路程的乘积新中国成立前后，机械化生产水平较低，人们经常通过“驴拉磨”的方式把粮食颗粒加工成粗面来食用，如图所示，假设驴拉磨的平均用力大小为，运动的半径为，则驴拉磨转动周所做的功为答案解析由于的方向保持与作用点的速度方向致，因此做功不为零，可否定答案由于的方向保持与作用点的速度方向致，因此可把圆周划分成很多小段研究，如图所示，当各小段的弧长足够小时，在这内的方向几乎与该小段的位移方向重合故„这等效于把曲线拉直相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫做势能物体由于运动而具有的能量叫做动能在伽利略的实验中小球的动能和势能可以相互转化只要物体在力的方向上发生了位移，这个力就对这个物体做了功功是标量，但有正功负功之分，功的正负由力与位移或力与速度间的夹角决定，力对物体做负功，力对物体不做功公式般用于计算恒力做功，若力为变力，可转化为恒力做功求解，或用图象法求功当几个力对物体都做功时，这几个力做功的代数和等于这几个力的合力做的功摩擦力做功的特点静摩擦力做功的特点静摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功例如当物体在倾斜的传送带上随传送带起向上运动时，静摩擦力做正功若随传送带向下运动则静摩擦力做负功在粗糙的水平圆盘上的物体随圆盘做圆周运动时，静摩擦力提供向心力，不做功对互为作用力和反作用力的静摩擦力所做的功的总和等于零因为物体之间相对静止，没有相对滑动，故两个物体的位移相同这对静摩擦力与位移的夹角互补，互为相反数，所以这对静摩擦力做的功也互为相反数，即总和等于零滑动摩擦力做功的特点滑动摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功如图所示，当将物体轻轻放在运动的传送带上时，滑动摩擦力做正功当传送带不动，物体冲上传送带时，滑动摩擦力做负功当物体在地面上滑动时，地面受到的摩擦力不做功相互摩擦的系统内，对滑动摩擦力所做的总功为负值由于物体之间有相对滑动，故两个物体的对地位移并不相等，互为作用力反作用力的滑动摩擦力做功的总和不为零典例衡水高检测如图所示，水平面光滑，物体在拉力的作用下向右运动，在运动的过程中，间有相互作用的摩擦力，则摩擦力做功的情况是都克服摩擦力做功摩擦力对不做功，克服摩擦力做功摩擦力对做正功，克服摩擦力做功摩擦力对都不做功解析运动过程中，受到向右的摩擦力，但的位移为零，所以摩擦力对做功为零受到向左的摩擦力，的位移向右，所以摩擦力对做负功，即克服摩擦力做功选项正确答案点睛不能认为摩擦力总是做负功，摩擦力可以做正功，可以做负功，也可以不做功要搞清摩擦力与物体位移之间的关系，其中位移是相对地面的位移对相互作用的静摩擦力做功的代数和为零，而对相互作用的滑动摩擦力做功的代数和不为零第七章机械能守恒定律追寻守恒量能量功课标定位了解自然界中存在的守恒量能量，理解动能和势能的概念理解功的概念，会利用功的公式进行有关计算理解正功与负功的意义，并会解释生活中有关做功与否的实例自主梳理追寻守恒量伽利略斜面实验探究个事实让静止的小球沿个斜面滚下，小球将滚上另个对接斜面，没有摩擦时如图所示能量概念的建立始末位置高度相同，小球运动中不变的“东西”叫深层次分析势能相互作用的物体凭借其而具有的能量动能物体由于而具有的能量在伽利略的理想斜面实验中，小球的和可相互转化二功功的概念和公式概念物体在力的作用下发生了变化，那么这个力定对物体做了功因素力物体在上发生的位移公式力与位移同向时力与位移有夹角时符号含义其中分别表示力与位移夹角的余弦符号单位的单位是，的单位是，的单位是正功和负功功有正负之分，但功是填“标量”或“矢量”，功的正负只表示是动力做功还是阻力做功请据功的公式完成下表范围范围正负总功当个物体在几个力的共同作用下发生段位移时，这几个力对物体所做的总功，等于各个力分别对物体所做功的，也就是这几个力的对物体所做的功总„总合答案能量位置运动动能势能二沿力方向的位移力的方向力位移标量代数和合力合自查自测判断正误公式中的是物体运动的路程物体只要受力且运动，该力就定做功力做功，做功，力比做功多总功就是所有外力做功的代数和功有正负，说明功是矢量，因此总功是所有外力做功的矢量和答案解析公式中的是物体运动的位移，不是路程物体运动段时间后位移若是或物体的位移方向垂直于受力方向，则力不做功功的正负不表示大小，只表示做功的力是阻力还是动力功是标量，总功等于所有外力做功的代数和功是标量，不满足矢量运算法则如图所示，人骑自行车沿斜面匀速下滑，在下滑过程中，动能不变，势能减小，因而能量不守恒，这种说法正确吗为什么答案物体下滑时，受到摩擦力，产生热量机械能转化为内能，总能量守恒因而这种说法不正确体育课上，张明踢足球的作用力大小为，足球在地上滚动了后停止运动小芳同学这样计算张明对足球做的功以上功的求法是否正确答案不正确踢球时的作用力仅在脚与球接触时间内存在，球在地上滚动前进的过程中张明对它无作用力，即沿作用力方向的位移不是所以这种求功的方法不正确不少人认为人从静止走动起来的动能的增加是地面摩擦力对人做功的结果，因为人是靠地面摩擦力作用而走动起来的，而且地面给人的摩擦力方向与人行走的方向致，所以摩擦力对人做正功使人的动能增加这种说法对不对呢人走路时地面摩擦力对人做功了吗请你探究分析答案这种说法不对地面摩擦力对人没有做功我们知道人的走路过程是脚蹬地抬脚迈步，脚蹬地时地面摩擦力作用在脚上，但脚没有离地也就没有位移，脚旦抬起迈步，摩擦力随之消失根据功的定义可以断定，无论脚蹬地时还是迈步时，摩擦力做功都等于零可见人行走前进并非地面摩擦力做功，而是人体内肌肉的力做功的结果也许有人会问如果说摩擦力不做功，可是没有地面摩擦力，人便不能行走，