新人教版必修2高中物理第7章1追寻守恒量——能量2功教案

1 追寻守恒量——能量

2 功

[学习目标] 1.知道能量守恒是自然界的重要规律． 2.理解势能、动能的概念，理解功的概念． 3.掌握W＝Fl cos α的适用条件，会用它进行计算．(重点) 4.理解正功、负功的含义，会求多个力的总功．(重点、难点) 5.掌握变力功的求法．

一、追寻守恒量——能量

1．伽利略的斜面实验探究

．势能：相互作用的物体凭借其位置而具有的能量．

3．动能：物体由于运动而具有的能量．

4．在伽利略的理想斜面实验中，小球的动能和势能相互转化，但二者的总量是保持不变的．

二、功和功的公式

1．功的定义

一个物体受到力的作用，并在力的方向上发生了一段位移，我们就说这个力对物体做了功．

2．做功的因素

(1)力；(2)物体在力的方向上发生的位移．

3．功的公式

(1)力F与位移l同向时：W＝Fl.

(2)力F与位移l有夹角α时：W＝Fl cos α，其中F、l、cos α分别表示力的大小、位移的大小、力与位移夹角的余弦．

(3)各物理量的单位：F的单位是N，l的单位是m，W的单位是N·m，即 J.

三、正功、负功、合力的功

1．正功和负功

(1)方法一：几个力对物体做的总功等于各个力分别对物体做功的代数和，即

W总＝W1＋W2＋W3＋…＋W n.

(2)方法二：求几个力的总功时，也可以先求这几个力的合力，再应用功的定义式求合外力做的功，即为总功．W合＝F合·l cos α.

1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)有力作用在物体上，并且物体也发生了位移时，力对物体一定做了功．(×)

(2)力对物体不做功，说明物体的位移一定为零．(×)

(3)用力推汽车，汽车没动，但推车者累得出汗时，可以说推车者对汽车做功了．(×)

(4)因为功有正、负，所以功是矢量．(×)

(5)力F1做功10 J，F2做功－15 J，力F1比F2做功少．(√)

2．在伽利略的斜面实验中，小球停下来的高度为h1，与它出发时的高度h2相同，我们把这一事实说成是“某个量守恒”，下面说法中正确的是( )

A．小球在运动的过程中速度是守恒的

B．小球在运动的过程中高度是守恒的

C．小球在运动的过程中动能是守恒的

D．小球在运动的过程中能量是守恒的

D[伽利略的斜面实验中，小球的速度、高度、动能都随时间变化，而能量恒定不变，故D正确．]

3．如图所示，木块A、B叠放在光滑水平面上，A、B之间不光滑，用水平力F拉B，使A、B一起沿光滑水平面加速运动，设A对B的摩擦力为F1，B对A的摩擦力为F2，则以下说法正确的是( )

A．F1对B做负功，F2对A做正功

B．F1对B做正功，F2对A不做功

C．F2对A做正功，F1对B不做功

D．F2对A不做功，F1对A做正功

A[以整体受力分析可知F＝(m A＋m B)a可知，A、B两物体的加速度向右，隔离物体A，通过受力分析可知，B对A的摩擦力F2向右，而A向右运动，由W＝FL可知，F2对A做正功，A对B的摩擦力F1向左，故F1对B做负功，故A正确，B、C、D错误．]

1．功是过程量

功描述了力的作用效果在空间上的累积，它总与一个具体过程相联系．

2．功是标量(对正功和负功的进一步理解)

(1)功的正、负不表示方向，功根本就没有方向；

(2)正温度比负温度高，但功不是这样，应先取绝对值再比较做功多还是做功少；

(3)功的正、负仅表示是动力做功还是阻力做功．

3．对公式W＝Fl cos α的理解

(1)公式只适用于恒力做功的计算；

(2)公式中l是选取地面为参考系时物体的位移；

(3)表达式W＝F·l cos α的物理意义是功等于力与沿力F方向的位移的乘积；表达式W ＝F cos α·l的物理意义是功等于沿位移方向的力与位移的乘积．

【例1】如图所示，小物块位于光滑的斜面上，斜面位于光滑的水平地面上，从地面上看，在小物块沿斜面下滑的过程中，斜面对小物块的作用力( )

A．垂直于接触面，做功为零

B．垂直于接触面，做功不为零

C．不垂直于接触面，做功为零

D．不垂直于接触面，做功不为零

B[题目考查了力对物体是否做功的分析，从功的定义来判断，斜面光滑，斜面对小物块的作用力是弹力，因而该力始终与斜面垂直．

解法1：根据力和位移的方向夹角判断．

在小物块下滑过程中，斜面同时水平向右移动，小物块的位移是从初位置到末位置的有向线段，如图甲所示，弹力对物块做负功．

甲

解法2：根据力和速度的方向夹角判断．

乙

在小物块下滑过程中，一方面小物块相对于斜面下滑，有沿斜面向下的分速度v1，同时因为斜面后退，所以物块参与斜面向右的运动，还有水平向右的分速度v2，因此合速度v合的方向如图乙所示，很显然弹力方向与合速度方向夹角大于90°，所以弹力做负功．]

判断力做功正、负的方法

(1)根据力F和物体位移l方向的夹角α判断——常用于恒力做功的情形．

(2)根据力与物体瞬时速度方向的夹角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．

1.如图所示，人站在斜坡式自动扶梯上匀速向上运动，人受到重力、梯面的支持力和梯面的摩擦力作用．下列说法中正确的是( )

A．重力不做功

B．梯面的摩擦力做正功

C．梯面的支持力做负功