人教版 (新课标)必修22.功备课ppt课件

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第一节　追寻守恒量——能量第二节　功1．定性了解能量、动能、势能的含义．2．理解功的概念．3．明确功的公式，并会应用公式求功．4．理解功的正负的含义．一、追寻守恒量1．伽利略斜面实验探究一个事实：让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个对接斜面，没有摩擦时，hA＝hB，如图所示．2．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 ．能量3．深层次分析(1)动能：物体由于 而具有的能量．(2)势能：相互作用的物体凭借其 而具有的能量．(3)在伽利略的理想斜面实验中，小球的 和 可相互转化．运动位置动能势能二、功1．功的概念和公式沿力方向的位移力的方向FlFlcos α力的大小位移大小NmJ2.正功和负功功有正负之分，但功是 (选填“标量”或“矢量”)，功的正负只表示是动力做功还是阻力做功．请根据功的公式完成下表正功和负功的判断标量W＝0 W0 3.总功的计算总功的计算有如下方法：(1)W合＝ (α为F合与位移l的夹角)．(2)W合＝WF1＋WF2＋…＋WFn(即总功为各个分力所做功的 )．F合·lcos α代数和体育课上，张明踢足球的作用力大小为100 N，足球在地上滚动了20米后停止运动．小芳同学这样计算张明对足球做的功W＝Fl＝100×20 J＝2 000 J．以上功的求法是否正确？提示：不正确．踢球时的作用力100 N仅在脚与球接触时间内存在，球在地上滚动前进20米的过程中张明对它无作用力，即沿作用力方向的位移不是20 m．所以这种求功的方法不正确．一、对功的理解1．正确理解功的概念(1)做功的过程是能量转化的过程，功是能量转化的量度．(2)功和能都是标量，并且单位相同，但二者是两个不同的概念：功是在一段过程中力的作用效果，是力在位移上的积累，是引起能量变化的原因和量度；而能量描述的是物体的一种状态，是物体具有的做功的本领，物体做功时能量发生转化．(3)功是过程量，对于做功应明确哪一个力对什么物体在哪个过程中做功．2．功的公式W＝Flcos α的理解(1)各字母含义：F表示力的大小，l表示力的作用点相对于地面位移的大小，当力的作用点的位移与物体的位移相同时，也常常说是物体相对地面位移的大小，α表示力和位移的方向间的夹角．(2)公式可表示为W＝F·lcos α，表达的物理意义是功等于沿力F方向的位移与力的乘积；公式也可表示为W＝Fcos α·l，表达的物理意义是功等于位移与沿位移方向的力的乘积．(3)公式适用条件：W＝Flcos α一般用来求恒力的功．3．功的正负判定(1)根据力和位移的夹角判断．例如(如图所示)，光滑水平面上有一光滑斜面b，a由斜面顶端静止滑下，b对a的支持力FN对a物体做了负功，因为支持力FN与位移l之间的夹角大于90°.(2)根据运动物体的速度方向和受力方向的夹角判断．例如，人造地球卫星在椭圆轨道上运行，由如图所示中的a点运动到b点的过程中，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90°.二、功的计算1．恒力功的计算恒力功的计算，可直接应用公式W＝Flcos α，对此公式有两种理解：(1)W＝F·lcos α，即功等于力F与位移在力F方向上的分量的乘积．(2)W＝Fcos α·l，即功等于F在位移方向上的分量与位移的乘积．2．总功的计算物体受到多个外力作用时，计算合外力的功，要考虑各个外力共同做功产生的效果，一般有如下两种方法：(1)先由力的合成与分解法或根据牛顿第二定律求出合力F合，然后由W＝F合lcos α计算．(2)由W＝Flcos α计算各个力对物体做的功W1、W2、…Wn，然后将各个外力所做的功求代数和，即W合＝W1＋W2＋…＋Wn.三、作用力、反作用力的功及摩擦力做功特点分析1．作用力、反作用力做功的特点(1)作用力与反作用力的特点：大小相等、方向相反，但作用在不同物体上．(2)作用力、反作用力作用下的物体运动特点：可能向相反方向运动，也可能向同一方向运动．也可能一个运动，而另一个静止，还可能两物体都静止．(3)由W＝Flcos α不难判断，作用力的功与反作用力的功的特点：没有必然的关系，即不一定一正一负、绝对值相等．2．关于摩擦力的功(1)静摩擦力做功的特点①静摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功．例：当物体在倾斜的传送带上随传送带一起向上运动时，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．②一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，cos α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．(2)滑动摩擦力做功的特点①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．②相互摩擦的系统内，一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． 如图所示，B物体在拉力F的作用下向左运动，在运动的过程中，A、B之间有相互作用的力，则对力做功的情况，下列说法正确的是A．A、B都克服摩擦力做功B．AB间弹力对A、B都不做功C．摩擦力对B做负功，对A不做功D．AB间弹力对A不做功，对B做正功解析：A、B间的相互作用力Ff1与Ff2、FAB与FBA如图所示，A没有发生位移，Ff2、FBA对A不做功，B发生了位移，Ff1做负功，FAB与位移成90°角，不做功，B、C对，A、D错．答案：BC【题后总结】判断一个力对物体做不做功，做正功还是负功，关键是看力的方向与物体位移方向间的夹角大小．【针对训练】 1.如图所示，物体静止在斜面上，现使物体随着斜面一起向右匀速运动，通过一段位移s，则(　　)A．静摩擦力对物体做了正功B．支持力对物体做了负功C．重力对物体做了正功D．合外力对物体做功为零解析：物体m受竖直向下的重力、沿斜面向上的静摩擦力及垂直斜面向上的支持力作用，而物体的位移方向是水平向右的，由恒力做功公式W＝Flcos θ.静摩擦力对物体做正功：Wf＝Ffscos α(α为斜面倾角)支持力对物体做负功：WFN＝FNscos (α＋90°)重力对物体不做功：WG＝Gscos 90°＝0合外力为0，对物体做功为0.答案：ABD 如图所示，质量为m的物体静止在倾角为θ的斜面上，物体与斜面的动摩擦因数为μ.现使斜面水平向左匀速移动距离l.试求：(1)摩擦力对物体做的功(物体与斜面相对静止)；(2)斜面对物体的弹力做的功；(3)重力对物体做的功；(4)斜面对物体做的功是多少？各力对物体所做的总功是多少？解析：物体受力情况如图所示，物体受到重力mg，摩擦力Ff和支持力FN的作用，物体相对斜面静止，物体相对地面水平向左匀速移动l，这些力均为恒力，故可用W＝Flcos α计算各力的功．根据物体平衡条件，可得Ff＝mgsin θ，FN＝mgcos θ，(1)WFf＝Fflcos (180°－θ)＝－mgl sin θcos θ，(2)WFN＝FNlcos (90°－θ)＝mglsin θcos θ.(3)WG＝Glcos 90°＝0.(4)FN与Ff的合力与G等大反向，即物体所受斜面的力对物体做功为0，或WFN＋WFf＝0.合力对物体做的总功W总＝WG＋WFf＋WFN＝0＋(－mglsin θcos θ)＋mglsin θcos θ＝0，或物体受力平衡，F合＝0，则W总＝F合lcos θ＝0.答案：见解析【题后总结】(1)确定F、l、θ是求恒力功的基本思路．(2)两种求总功的方法要依据题目特点灵活运用，可先求每个力做的功，再求其代数和，即为总功；也可先求几个力的合力，再求合力所做的功．【针对训练】 2.以一定的初速度竖直向上抛出一小球，小球上升最大高度为h，空气阻力的大小为F，则从抛出到回到原点的过程中，空气阻力对小球做的功为(　　)A．0　　　　　　　　　　 B．－FhC．－2Fh D．－4Fh解析：在上升过程中，空气阻力方向向下，对小球做负功W1＝Fhcos 180°＝－Fh在下降的过程中，空气阻力方向向上，仍对小球做负功W2＝Fhcos 180°＝－Fh所以总功应为它们的代数和W＝W1＋W2＝－2Fh.答案：C误区：不分析力的作用过程，乱用功的公式导致错误【典型例题】 某人爬楼梯步行从一楼到二楼，已知人的质量为m，楼梯对人的支持力为FN，一楼到二楼高度为h，则该人爬楼过程中，楼梯对人做功为A．FNh　　　 B．mgh　　　C．0　　　 D．无法确定【尝试解答】人爬楼梯过程中，人与楼梯间弹力为接触力，只要脚受到支持力，脚就未离开地面，即位移为0，只要脚发生位移(竖直方向)脚就离开地面，就不存在弹力了，根据功是力和沿力的方向位移的乘积，可判断地面支持力对人不做功．故选C.【正确答案】C【误区警示】本题易直接应用功的公式W＝FLcos α，得W＝FNh，而错选A.功是过程量，一个力做功情况要据过程分析．