高中物理人教版 (2019)必修 第二册1 功与功率教学课件ppt

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二册1 功与功率教学课件ppt，共52页。PPT课件主要包含了功与功率，第1课时功，目标体系构建，课前预习反馈，知识点，Flcosα，功的正负判断，代数和，×××，课内互动探究等内容，欢迎下载使用。
〔情 境 导 入〕自然界存在各种不同形式的能量——机械能、内能、电能、化学能、核能等等，各种不同形式的能量可以相互转化，外力做功对能量的变化有什么影响？不同形式的能量如何转化？能量在转化过程中又遵守怎样的规律？这一章我们就来探究这些问题。
1．功的公式：W＝__________。2．公式描述：力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小、力与位移夹角的余弦这三者的_______。3．功是标量。4．功的单位：在国际单位制中，功的单位是_______，简称_____符号是____。
6．合力对物体所做的功：当一个物体在几个力共同作用下发生一段位移时，这几个力对物体所做的总功，是各个力分别对物体所做功的_________。
『判一判』(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，则力一定不会改变物体的运动状态。(　　)
『选一选』关于做功，下列说法中正确的是(　　)A．凡是发生了位移的物体，一定有力对它做功B．凡是受力作用的物体，一定有力对它做功C．凡是既受力又发生了位移的物体，一定有力对它做功D．凡是物体在所受力的方向上发生了位移，这力一定对它做了功
解析：若一个物体不受任何外力，做匀速直线运动，那么此物体有位移但没有力对它做功，A错误。若一个物体静止放在桌面上，它受重力和桌面的支持力的作用，由于没发生运动，无位移，重力和支持力显然没有做功，B错误。若一个物体在光滑水平桌面上做匀速直线运动，它只受到重力和桌面的支持力作用，重力和支持力显然没有做功，C错误。力对物体做功的条件：①有力；②沿力的方向上发生位移。两个条件同时满足，力就对物体做功，D正确。
『想一想』甲图人拉车向前运动，乙图人拉车阻止车前进。 思考1：甲图中人对小车做什么功？为什么？答案：人对小车做正功，力和位移的夹角是锐角。思考2：乙图中人对小车做什么功？为什么？答案：人对小车做负功，力和位移的夹角是钝角。
如图所示，马拉着小车(包括人)沿水平面匀速前进了一段距离。(1)小车(包括人)受到几个力作用？每个力对小车做功吗？做正功还是负功？(2)马对小车做的功是否等于马的拉力F(设F与水平方向的夹角为α)和小车的位移l的乘积？
功的理解和正、负功的判断
提示：(1)小车(包括人)受4个力作用：重力、支持力、拉力、摩擦力，其中拉力做正功，摩擦力做负功，重力和支持力不做功；(2)不等于。因为W＝Flcs α。
1．公式F＝Flcs α的理解与应用(1)在使用公式W＝Flcs α计算功时，公式中各量W、F、l都要取国际单位制单位。(2)功是一个标量，只有大小没有方向，因此合外力做的功等于各个力做功的代数和，或者等于合力所做的功。(3)公式W＝Flcs α只适用于计算大小和方向均不变的恒力做的功，不适用于计算变力做的功。式中的l是力的作用点的位移，α是力F的方向与位移l的方向的夹角。
(4)公式W＝Flcs α，可以理解为力乘以在力的方向上的位移，即W＝F(lcs α)；也可以理解为位移乘以在位移方向上的分力，即W＝(Fcs α)l。(5)力F对物体所做的功W，只与F、l、α三者有关，与物体的质量、运动状态、运动形式及是否受其他力等因素均无关。(6)因为功是过程量，反映力在空间位移上的累积效果，对应一段位移或一段过程，所以用公式W＝Flcs α求力做的功时，一定要明确是哪个力在哪一段位移上(或在哪一个过程中)所做的功。
(1)某个力对物体做负功，往往说成物体克服这个力做了功(正值)。例如，滑动摩擦力对物体做功－5 J，也可以说成物体克服摩擦力做的功为5 J。(2)功是标量，功的正负号不表示方向，也不表示功的多少，在比较功的多少时，只比较功的绝对值，不看功的正负号。例如－8 J的功要比7 J的功多。
(多选)(2021·重庆市第三十七中学校高一月考)如图所示，在皮带传送装置中，皮带把物体P匀速送到皮带顶端，在这个过程中，下列说法中正确的是(　　)A．摩擦力对物体P做正功B．物体P克服摩擦力做功C．皮带克服摩擦力做功D．摩擦力对皮带不做功
解析：物体相对于传送带有向下运动的趋势，则受斜向上的静摩擦力，摩擦力的方向与物体运动方向相同，故摩擦力对P做正功，故A正确，B错误；物体受斜向上的静摩擦力，根据牛顿第三定律，物体对传送带的摩擦力斜向下，而传送带向上运动，故摩擦力对传送带做负功，故C正确，D错误。
1．(多选)图中是小孩滑滑梯的情景，在小孩下滑过程中，关于各力做功的说法，正确的是(　　)A．重力做正功B．支持力做负功C．支持力不做功D．摩擦力做负功
解析：小孩下滑过程中，重力和位移方向的夹角小于90°，重力做正功，故A正确；小孩下滑过程中，支持力和位移方向的夹角等于90°，支持力不做功，故B错误，C正确；小孩下滑过程中，摩擦力方向和位移方向夹角大于90°，故摩擦力做负功，故D正确。故选A、C、D。
光滑的水平面上，两个互相垂直的水平作用力F1和F2作用在同一物体上，使物体运动，如图所示。物体通过一段位移时，力F1对物体做功4 J，力F2对物体做功3 J。力F1与F2的合力对物体做的功为多少？提示：合力的功W合＝WF1＋WF2＝7 J。
求合力做功的两个思路(1)先确定物体所受的合力，再根据公式W合＝F合lcs α求解合力的功。该方法适用于物体的合力不变的情况，常见的是发生位移l过程中，物体所受的各力均没有发生变化。求解流程：
(2)先根据W＝Flcs α，求出每个分力做的功W1、W2、…、Wn，再根据W总＝W1＋W2＋…＋Wn，求解合力的功，即合力做的功等于各个分力做功的代数和。该方法的适用范围更广，求解流程：
一人用平行于斜面的推力把重G＝500 N的货物从斜面底端推到斜面顶端。已知斜面的倾角α＝37°，斜面长L＝5 m，斜面与货物间的动摩擦因数μ＝0.2，推力F＝400 N。求货物从斜面底端运动到顶端的过程中，所受各力分别对其做的功，以及所有外力对其做的总功。(货物可视为质点，取sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8)
解析：将货物视为质点，则其位移L＝5 m根据功的定义，推力F对货物做功W1＝FL＝400×5 J＝2 000 J；重力G对货物做功W2＝GLcs (90°＋α)＝－GLsin α＝－500×5×0.6 J＝－1500 J；支持力FN对货物做功W3＝FNLcs 90°＝0；
摩擦力f对货物做功W4＝FfLcs 180°＝(μGcs α)×Lcs 180°＝－0.2×500×0.8×5 J＝－400 J；所有外力对货物做的总功W总＝W1＋W2＋W3＋W4＝(2 000－1 500＋0－400)J＝100 J。答案：推力做功2 000 J，重力做功－1 500 J，支持力做功0，摩擦力做功－400 J，合力做功100 J
计算总功的一般步骤和方法(1)对物体进行正确的受力分析，明确物体受到哪几个力作用，以及每个力的大小和方向。(2)分析每一个力作用过程中所对应的位移，根据功的定义式W＝Flcs α，求出每一个力所做的功。(3)将各个力所做的功进行代数求和，即可计算出总功。(4)若各个力是同时作用在物体上，也可先求出各个力的合力，再根据功的定义式求出合力所做的总功。
2．起重机以1 m/s2的加速度将质量为100 kg的货物由静止匀加速向上提升，g取10 m/s2，则第1 s内起重机对货物做功为多少，合力对货物做功为多少？答案：550 J　50 J
功的计算在中学物理中占有十分重要的地位，功的计算公式W＝Fl cs α只适用于恒力做功的情况，对于变力做功，则没有一个固定公式可用，但可以通过多种方法来求变力做功。
2．图像法在F－l图像中，图线与l轴所围的“面积”的代数和表示F做的功，“面积”有正负，在l轴上方的“面积”为正，在l轴下方的“面积”为负。
3．用微元法求功功的公式只能计算恒力做功，若一个力的大小不变，只改变方向时，可将运动过程分成很多小段，每一小段内F可看成恒力，求出每一小段内力F做的功，然后累加起来得到整个过程中变力所做的功。此种情况下求功的公式为：W＝Fscs α，s指路程。
(多选)(2021·海南文昌中学高一月考)如图所示，质量为m的物体静止在光滑的水平面上，物体在下列四种变化规律不同的合外力F作用下都通过相同的位移x0，下列说法正确的是(　　) A．甲图和乙图合外力做功相等B．丙图和丁图合外力做功相等C．四个图合外力做功均相等D．四个图中合外力做功最多的是丙图
解析：F－x图像中，图线与x轴围成的面积表示力F所做的功，由题图可知，甲、乙所围的面积相等，丙所围的面积最大，丁所围的面积最小，故W丙>W甲＝W乙>W丁，选项A、D正确。
易错点：对公式W＝Flcs α中l把握不准而致错如图所示，A为静止在水平桌面上的物体，其右侧固定着一个轻质滑轮O，跨过滑轮的细绳的P端固定在墙壁上，细绳的另一端Q用水平恒力F向右拉，则在物体向右滑动l的过程中，力F对物体做了多少功？ (上、下两段绳均保持水平)
易错分析：当力的作用点不在物体上或力的作用点与物体间有相对运动时，l应是力的作用点的位移。答案：2Fl
正确解答：研究受力物体，将轻质滑轮视为物体的一部分，则物体(包含滑轮)受到两段绳的拉力，每段绳的拉力都为F，如图所示，合力为2F，因而F对物体所做的功为W＝2Fl。或研究绳子的Q端，即力F的作用点，则可知物体向右发生位移l的过程中，作用点Q的位移为2l，因而力F拉绳所做的功W＝2Fl。
素养警示解答本题的关键是计算功时对力和位移这两个要素的分析，当力的作用点相对物体没有移动时，物体的位移就等于力的作用点的位移；当力的作用点相对物体有位移时，就应通过物体的位移并借助几何关系找到力的作用点的位移，或者利用等效方法求功，分析出与哪些力所做的功具有等效关系。
1．(2022·江苏徐州高一月考)如图所示的a、b、c、d中，质量为M的物体甲受到相同的恒力F的作用，在力F作用下物体甲在水平方向移动相同的位移。μ表示物体甲与水平面间的动摩擦因数，乙是随物体甲一起运动的小物块，比较物体甲移动的过程中力F对甲所做的功的大小(　　)A．Wa最小　　B．Wd最大C．Wa