人教版高中物理必修二7172《追寻守恒量能量 功》PPT课件

能量无处不在，形式多种多样
小球好像“记得”自己原来的高度 肯定是与高度有关的某个量守恒的 “有某一量是守恒的”，这个量叫做能量
一、能 量
势能：相互作用的物体凭借其位置而具有的能量。
重力势能：物体由于被举高而具有的能量
弹性势能：发生弹性形变的物体具有的能量
动能：物体由于运动而具有的能量
能量是一个状态量，是描述物体运动状态的一个 物理量。
l
W1 = F1·l = Flcos α W2 = F2·0 = 0 W = W1 + W2
F2 F
F1
l
W = Flcos α
若将位移 l 分解，结果如何？
l1 F 90。
α
l
l2 l1 = lcos α
l2 = lsin α
W1 = Fl1 = Flcos α W2 = 0 W = W1 + W2 W = Flcos α
分析伽利略理想斜面实验（斜面均光滑）
hA
B
h
高度(势能) 速度(动能)
下滚过程 逐渐减小 逐渐增大
上滚过程 逐渐增大 逐渐减小
能量是守恒的，不管经历什么变化或转化，总能量是不变的 第一类永动机不可能制成
单摆中的能量转化
二、功
货物在起重机 作用下重力势
能增加了
列车在机车的 牵引下动能增
加了
握力器在手的 压力下弹性势
B. W1 > W2 D. 不能确定
A
B
C
2. 质量为 m 的物体沿倾角为 θ 的斜面匀速滑下，在通
过位移 L 的过程中 ( B )
A. 重力对物体做功 mgL
B. 重力对物体做功 mgLsin C. 支持力对物体做功 mgLcos D. 摩擦力对物体做功 mgLsin
3. 如图 所示，质量为 m 的木块放在倾角为 α 的斜面上
3. 功的计算公式 W = Fl cos α
力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小、力 和位移的夹角的余弦三者的乘积。
4. 在国际单位制中，功的单位是焦耳，符号是 J
J=Nm
1. F 是作用在物体上的某个力(如 G、FN、F阻 等)，但 必为恒力 2. l 是该物体发生的位移 3. α 是 F 和 l 的夹角，0～180° 4. 力对物体做的功只与 F、l、α 三者有关，与物体的 运动状态等因素无关
WF =240 J Wf =80 J
F
WG=120 J
W总 = 40 J
三、变力做功的计算
1. 微元法(分段法)：把物体的运动过程分为若干个小段 先求每小段上的功，再全部相加。
用拉力拉着滑块沿半径为 1 m 的水平圆轨道运动一周， 已知物块的质量为 10 kg，物块与轨道间的动摩擦因数为 0.5，g = 10 m/s2。求此过程中摩擦力做了多少功。
与斜面一起水平向左匀速运动，则木块 ( AC )
A. 对斜面的压力大小为 mgcos α B. 所受的支持力对木块不做功 C. 所受的摩擦力对木块做负功 D. 所受的摩擦力方向可能沿斜面向下
AD
当物体在几个力的共同作用下,几个力对物体所做 的总功的计算
①求出各个力所做的功，则总功等于各个力所做功的 代数和。
W 总 = W 1 W 2 W 3
②求出各个力的合力，则总功等于合力所做的功。
W总=F总lcos
（ 为合力与位移方向的夹角）
例1. 如图所示，在倾角 α = 37°的斜面上，质 量 m = 10 kg 的物体在平行斜面向上的拉力 F = 120 N 作用 下，沿斜面上滑距离 l = 2 m，已知物体与斜面间动摩 擦因数 μ = 0.5。 (1) 计算各力对物体做的功； (2) 计算物体所受各力所做的总功。（取 g = 10 m/s2）
第七章：机械能守恒律
第 1、2 节：追寻守恒量 —— 能量 功
1. 初步领会能量转化、变中有恒的思想。 2. 了解势能、动能的概念。 3. 领会寻找守恒量是科学研究的重要思想方法。 4. 会分析生活中有关机械能转化的问题。 5. 理解功的概念,知道做功的两个要素。 6. 明确功是标量,知道 W = Flcos θ的适用范围,会用功的公式进 行计算。 7. 理解正功、负功的概念,会根据公式计算多个力的总功。 8. 初步理解化变力为恒力、处理变力做功的思想方法。
W = Fl cos α
正功的含义：该力为物体前进 的动力，使物体的能量增加
2. 当 α = 90°时：W = 0，力对物体不做功。
负功的含义：该力成为物体前 进的阻力，使物体能量减少
一个力对物体做负功，往往说成物体克服这个力做功。
例如：一个力对物体做了－6 J 的功，可以说成物体克服 这个力做了 6 J 的功。
此种方法适合大小不变的摩擦力或空气阻力做功
2. 平均力法：当力的方向不变，大小与位移成线性关系
时，先求出整个过程力的平均值，再利用 F F1 F2 求 2
变力 F 做的功。
如图所示，轻弹簧一端与竖直墙壁连接，另一端与一质量为 m 的木块连接，放在光滑的水平面上，弹簧的劲度系数为 k， 弹簧处于自然状态，用水平力 F 缓慢拉物体，使物体前进 L， 求这一过程中拉力对物体做了多少功。
能增加了
结论：功是能量转化的量度
1. 定义：物体受到力的作用，并沿力的方向发生一段位 移，则该力对物体做了功。
F
l
2. 力对物体做功的条件 (1) 必须有力作用在物体上 (2) 物体在力的方向上发生了位移
推导功的计算公式
(1) 当力与位移同向时
F l
W = Fl
(2) 当力与位移成一定角度时
F
功的正负号只是表示力做功的效果，既不表示做 功大小也不表示做功方向，功是标量。
1. 一个人先后用同样大小的力沿水平方向拉木箱，使
木箱分别在光滑和粗糙两种不同的水平地面上前进相
同的距离。拉力 F 做的功分别为 W1 和 W2 ，则 ຫໍສະໝຸດ Baidu1 和
W2 的关系是（ A ）
A. W1 = W2 C. W1 < W2
首先通过伽利略斜面实验引出能量的概念，接着根据能量会有很 多不同的形式，引出动能和势能的概念，并总结不同形式能量之间是 可以相互转化及能量是守恒的。提出问题：能量之间是通过什么方式 相互转化？得出做功的概念，并分析正功、负功的意义及讨论怎么计 算做功的问题。
在初中就接触过做功这一概念，我们只要举生活中常见的几个例 子，就可以总结出做功的定义式 W = Flcos θ 。利用力与位移之间角 度的变化得到正功和负功的概念，对物体做功，然后观察物体运动状 态的变化，总结出对物体做正功和负功的意义。利用图像法、微元法、 平均法、代替法可以解决各种力的做功问题。