高中物理人教版 (2019)必修 第二册1 功与功率课前预习课件ppt
展开高中物理新教材特点分析
(一)趣味性强,激发学生学习兴趣 在新时代教育制度的改革深化下,学生对于物理课程内容的学习兴趣可以带动学生不断地进行探究。物理课程教学引入趣味性较高的新教材内容,充实物理课堂,引入信息技术,利用多媒体等新时代信息化的教学手段,利用更加直观、动态化的、可观察的教学手段,向学生们展示物理教学课程当中那些抽象的知识点,不断地吸引学生们的好奇心与兴趣力,让学生在物理课堂上能够充分感受到物理的魅力所在。(二)实践性高,高效落实理论学习 在现代化教育课程的背景之下,新课程改革理念越来越融入生活与学习的方方面面,新教材逐步的显现出强大影响力。(三)灵活性强,助力课程目标达成 随着教育制度体系的改革,通过新时代新教材内容的融入,教师不断地革新教学手段,整合线上以及线下的教育资源内容,可以为物理课堂增添新的活力与生机。
梳理教材 夯实基础 / 探究重点 提升素养 / 课时对点练
1.掌握功的公式W=Flcs α及公式的适用范围.2.理解正、负功的概念,会用功的公式进行计算.
1.定义:力对物体所做的功,等于 、 、____________________这三者的乘积.2.公式:W=_______.3.功是 (选填“矢”或“标”)量.在国际单位制中,功的单位是 ,符号是 .
1.正功和负功的判断由W=Flcs α可知(1)当α= 时,W= ,力F对物体 (填“做正功”“做负功”或“不做功”).(2)当0≤α< 时,W 0,力F对物体 (填“做正功”“做负功”或“不做功”).(3)当 <α≤π时,W 0,力F对物体 (填“做正功”“做负功”或“不做功”).
2.总功的计算当一个物体在几个力的共同作用下发生一段位移时,这几个力对物体所做的总功等于:(1)各个力分别对物体所做功的 .(2)几个力的 对物体所做的功.
1.判断下列说法的正误.(1)公式W=Flcs α中的l是物体运动的路程.( )(2)物体只要受力且运动,该力就一定做功.( )(3)功有正负之分,所以功是矢量.( )(4)若力不对物体做功,则该力一定不会改变物体的运动状态.( )
2.如图所示,质量为1 kg的物体,静止在光滑水平面上.现在给物体一个与水平方向成60°角斜向上、大小为10 N的拉力F,物体在拉力F的作用下沿水平面运动了2 s,则在这2 s内,拉力F所做的功是_____ J,支持力做功_____ J,重力做功_____ J.
0 0
W=Flcs 60°联立解得W=50 J,物体在竖直方向上没有位移,所以重力和支持力都不做功.
1.观察图,分析图中的哪个人对物体做了功?
答案 小川拉着重物上升的过程,小川对重物做了功,其他三人都没有对物体做功.
2.如图所示,物体在与水平方向夹角为α的力F的作用下沿水平面前进了l,则力F对物体做的功为多少?
答案 如图所示,把力F沿水平方向和竖直方向进行分解,物体在竖直方向上没有发生位移,竖直方向的分力没有对物体做功,水平方向的分力为Fcs α,所做的功为Flcs α,所以力F对物体所做的功为Flcs α.
1.做功的两个条件:力和物体在力的方向上发生位移,其中位移是物体相对地面的位移.2.功是过程量,公式W=Flcs α适用于恒力做功.3.功是标量,没有方向,但是有正负.4.功是一个过程量,描述的是力在物体沿力的方向发生位移的过程中的积累效应.
如图所示,坐在雪橇上的人与雪橇的总质量为m,在与水平面成θ角的恒定拉力F作用下,沿水平地面向右移动了一段距离l.已知雪橇与地面间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g,则雪橇受到的A.支持力做功为mglB.重力做功为mglC.拉力做功为Flcs θD.滑动摩擦力做功为-μmgl
支持力和重力与位移方向垂直,不做功,A、B错误;拉力和滑动摩擦力做功分别为W1=Flcs θ,W2=-μ(mg-Fsin θ)l,C正确,D错误.
设两物块的位移均为l,则F1做功为W1=F1lcs α,F2做功为W2=F2lcs α,因F1=F2,则W1=W2,故B、C、D错误,A正确.
如图所示,质量分别为M和m的两物块A、B(均可视为质点,且M>m)分别在同样大小的恒力作用下,沿水平面由静止开始做直线运动,两力与水平面的夹角相同,两物块经过的位移相同.设此过程中F1对A做的功为W1,F2对B做的功为W2,则A.无论水平面光滑与否,都有W1=W2B.若水平面光滑,则W1>W2C.若水平面粗糙,则W1>W2D.若水平面粗糙,则W1
答案 前面的人对车的运动起到动力作用,后面的人对车的运动起到阻力作用.前面的人对车的拉力与车位移方向的夹角小于90°,做正功;后面的人对车的拉力与车位移方向的夹角大于90°,做负功.
(2)如图乙所示,推出的铅球在空中运动,在铅球上升和下降过程中,重力对铅球的做功情况如何?
答案 推出的铅球在上升过程中,重力方向与速度方向夹角大于90°,重力对铅球做负功;铅球在下降过程中,重力方向与速度方向的夹角小于90°,重力对铅球做正功.
1.功是标量(1)功是标量.功的正、负并不表示功的方向,而是表示动力做功还是阻力做功.(2)一个力对物体做负功,往往说成物体克服这个力做功.2.判断功的正、负的方法(1)根据力F与物体位移l的夹角α判断——常用于恒力做功的情形.
(2)根据力与物体瞬时速度的夹角θ判断——常用于曲线运动的情形.如图所示:①若夹角θ是锐角,力做正功;②若夹角θ是钝角,力做负功;③若夹角θ是直角,力不做功.
(多选)(2021·浙江高一期中)如图所示,用树枝提着毛毛虫水平向右匀速运动一段距离,毛毛虫始终与树枝保持相对静止,且毛毛虫所在位置的树枝与水平方向成一定夹角,则在该运动过程中A.摩擦力对毛毛虫做负功B.树枝对毛毛虫的弹力做正功C.重力对毛毛虫做的功为零D.树枝对毛毛虫做的功为零
毛毛虫所受摩擦力方向沿树枝斜向上,与水平运动方向的夹角为锐角,由W=Flcsα可知,摩擦力对毛毛虫做正功,故A错误;树枝对毛毛虫的弹力方向垂直树枝斜向左上方,与水平运动方向的夹角为钝角,故树枝对毛毛虫的弹力做负功,故B错误;毛毛虫所受重力方向竖直向下,与其运动方向垂直,重力不做功;树枝对毛毛虫的力为摩擦力与弹力的合力,由平衡条件知,树枝对毛毛虫的力与其重力大小相等方向相反,竖直向上,所以树枝对毛毛虫做的功为零,故C、D正确.
总功的计算当物体在多个力的共同作用下发生一段位移时,合力对物体所做的功等于各分力对物体做功的代数和.故计算合力的功有以下两种方法:(1)先由W=Flcs α计算各个力对物体所做的功W1、W2、W3…然后求所有力做功的代数和,即W合=W1+W2+W3+….(2)先由力的合成或根据牛顿第二定律求出合力F合,然后由W合=F合lcs α计算总功,此时α为F合的方向与l的方向间的夹角.
如图所示,质量m=50 kg的滑雪运动员从高度h=30 m的坡顶由静止下滑,斜坡的倾角θ=37°,滑雪板与雪面之间的动摩擦因数μ=0.1.则运动员滑至坡底的过程中:(g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cs 37°=0.8,装备质量不计)(1)滑雪运动员所受的重力对他做了多少功?
答案 1.5×104 J
(2)各力对运动员做的总功是多少?
答案 1.3×104 J
各力对运动员做的总功与合力对运动员做的功相同,运动员所受合力为:F合=mgsin 37°-μmgcs 37°=260 N
合力做的功W合=F合·l=260×50 J=1.3×104 J.
根据W=Flcs α代入数据得WF=500×5×0.8 J=2 000 J
(2022·福建期中)一个质量m=150 kg的物体,受到与水平方向成θ=37°角斜向左上方的500 N的拉力F作用,在水平地面上移动的距离l=5 m(如图所示).物体与地面间的滑动摩擦力Ff=100 N,sin 37°=0.6,cs 37°=0.7求:(1)力F对物体所做的功;
(2)摩擦力对物体所做的功;
摩擦力做功为Wf=-Ff·l=-100×5 J=-500 J
(3)求合外力对物体所做的总功.
合外力做的总功为W总=WF+Wf=2 000 J-500 J=1500 J.
考点一 对功的理解1.关于功的概念,以下说法正确的是A.力是矢量,位移是矢量,所以功也是矢量B.功有正、负之分,若某个力对物体做负功,表明这个力对该物体的运 动起阻碍作用C.若某一个力对物体不做功,说明该物体一定没有位移D.某物体通过一段位移,作用在该物体上的力一定都做功
功是标量,A错误;功有正、负之分,但功的正负不是表示方向,而是表示力对物体的做功效果,B正确;当力的方向和物体位移的方向垂直时,该力对物体不做功,此时物体的位移可能不为零,C错误;当力与位移的夹角是90°时,力对物体不做功,D错误.
2.如图所示,下列过程中人对物体做了功的是A.小华用力推石头,但没有推动B.小明举起杠铃后,在空中停留3秒的过程中C.小超提着书包,随电梯一起匀速上升的过程中D.小陈将冰壶推出后,冰壶在水平冰面上滑行了5米的过程中
A、B选项所述情景中,位移都为零,D中冰壶滑行时,不受人的推力,故人对物体不做功,只有C选项所述情景人对物体做了功.
考点二 正、负功的理解3.(多选)下列说法正确的是A.-10 J的功大于+5 J的功B.功是标量,正、负表示外力对物体做功还是物体克服外力做功C.一个力对物体做负功,则说明这个力一定阻碍物体的运动D.功是矢量,正、负表示方向
功的正、负不代表大小,则-10 J的功大于+5 J的功,A正确;功是标量,正、负表示外力对物体做功还是物体克服外力做功,B正确,D错误;一个力对物体做负功,则说明这个力一定阻碍物体的运动,C正确.
人随扶梯向上匀速运动时只受重力和竖直向上的支持力.重力与速度方向的夹角大于90°,所以重力做负功;支持力方向与速度方向间的夹角小于90°,支持力做正功;人受到的合力为零,所以合力做功为零,选项A、C、D正确,B错误.
4.(多选)如图所示,人站在自动扶梯上相对扶梯不动,随扶梯向上匀速运动,下列说法正确的是A.重力对人做负功B.摩擦力对人做正功C.支持力对人做正功D.合力对人做功为零
5.如图所示,自动卸货车静止在水平地面上,在液压机的作用下,车厢与水平方向的夹角θ缓慢增大,此过程中货物相对车厢一直静止,下列说法正确的是A.货物受到的支持力做正功B.货物受到的支持力不做功C.货物受到的摩擦力做负功D.货物受到的摩擦力做正功
车厢与水平方向的夹角θ缓慢增大的过程中,货物做圆周运动,支持力垂直车厢向上,支持力与速度方向相同,故支持力做正功,A正确,B错误;摩擦力沿车厢向上,与速度方向垂直,所以摩擦力不做功,故C、D错误.
人的推力作用在小车上的过程中,小车的位移大小是5.0 m,故推力做功为W=Flcs α=20×5.0×cs 0° J=100 J,故选A.
考点三 恒力做功的计算6.某人用20 N的水平恒力推着小车在粗糙的水平面上前进了5.0 m,放手后,小车又前进了2.0 m才停下来,则在小车运动过程中,人的推力所做的功为A.100 J B.140 JC.60 J D.无法确定
恒力做功时,根据W=Flcs α,可得在这段时间内拉力F对物体做的功W=10×1×cs 120° J=-5 J,D正确,A、B、C错误.
7.一物体在10 s内沿水平路面向右运动了1 m,在此过程中该物体一直受到一大小为10 N、方向斜向左上方且与水平方向成60°角的拉力F的作用,如图所示.则在这段时间内拉力F对物体做的功为A.10 J B.-10 J C.5 J D.-5 J
设斜面倾角为α,根据功的公式,摩擦力所做的功
8.如图所示,质量为m的小物体,从高为h、底边长为L的固定粗糙斜面顶端由静止开始沿斜面下滑,物体与斜面间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g,在物体从斜面顶端滑至斜面底端的过程中,摩擦力所做的功为
人对车的推力向右,倒车时车的位移方向也是向右,所以推力对车做正功.车对人在水平方向上的合力为0,所以车对人不做功.故选C.
9.(2021·湖南高二期中)生活中有人常说在车厢内推车是没有用的,如图所示,在水平地面上运动的汽车车厢内一人用力向后推车,当车在匀速倒车的过程中A.人的推力对车不做功B.人的推力对车做负功C.人的推力对车做正功D.车对人做负功
10.如图所示,质量为m的物体静止在倾角为θ的斜面体上,物体与斜面间的动摩擦因数为μ,现使斜面体水平向左匀速运动距离l,物体始终与斜面体保持相对静止,重力加速度为g.则在斜面体水平向左匀速运动距离l的过程中A.摩擦力对物体做的功为-μmglcs θB.斜面体对物体的支持力做的功为mglsin θcs2θC.重力对物体做的功为mglD.斜面体对物体做的功为零
物体与斜面体相对静止,对物体受力分析,如图所示,竖直方向有mg=FNcs θ+Ffsin θ,水平方向有FNsin θ=Ffcs θ,可得FN=mgcs θ,Ff=mgsin θ.摩擦力做功Wf=-Ffcs θ·l=-mglsin θcs θ,故A错误;支持力做功WN=FNsin θ·l=mglsin θcs θ,故B错误;重力做功为零,故C错误;斜面体对物体作用力的合力方向竖直向上,与运动方向垂直,则斜面体对物体做的总功为零,故D正确.
11.如图所示,一个质量为m=2 kg的物体,受到与水平方向成37°角斜向上方的力F=10 N作用,在水平地面上从静止开始向右移动的距离为l=2 m,已知物体和地面间的动摩擦因数为0.3,g取10 m/s2,求外力对物体所做的总功.(cs 37°=0.8,sin 37°=0.6)
物体受到的摩擦力为:Ff=μFN=μ(mg-Fsin 37°)=0.3×(2×10-10×0.6) N=4.2 N解法一 先求各力的功,再求总功.拉力F对物体所做的功为:W1=Flcs 37°=10×2×0.8 J=16 J摩擦力Ff对物体所做的功为:W2=Fflcs 180°=-4.2×2 J=-8.4 J由于重力、支持力对物体不做功,故外力对物体所做的总功W等于W1和W2的代数和,即W=W1+W2=7.6 J.
解法二 先求合力,再求总功.物体受到的合力为:F合=Fcs 37°-Ff=10×0.8 N-4.2 N=3.8 N,方向水平向右所以W=F合lcs α=3.8×2×cs 0° J=7.6 J.
12.如图所示,倾角为30°的光滑斜面上用固定的竖直挡板夹住一个质量为m的光滑球,重力加速度为g,当整个装置沿水平面向左匀速运动距离L的过程中,求:(1)重力对球做的功;
由于装置沿水平面运动,重力方向竖直向下,故重力做功为WG=0
(2)竖直挡板以及斜面对球的弹力分别做的功;
如图,对球受力分析,设挡板以及斜面对球的支持力大小分别为FN1,FN2,可得FN1=mgtan θ=
(3)球所受合力做的功.
球所受合力做功为W总=WG+WN1+WN2=0.
13.(多选)质量为m=2 kg的物体沿水平面向右做直线运动,t=0时刻受到一个水平向左的恒力F的作用,如图甲所示,取水平向右为正方向,此物体的v-t图像如图乙所示,g取10 m/s2,则A.物体与水平面间的动摩擦因数为 s内恒力F对物体做功为102 JC.10 s末物体在计时起点位置左侧2 m处D.10 s内物体克服摩擦力做功为34 J
设物体向右做匀减速直线运动的加速度为a1,则由v-t图像得加速度大小a1=2 m/s2,方向与初速度方向相反,设物体向左做匀加速直线运动的加速度大小为a2,则由v-t图像得a2=1 m/s2,方向与初速度方向相反,根据牛顿第二定律得,F+μmg=ma1,F-μmg=ma2,解得F=3 N,μ=0.05,故选项A错误;
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