2019-2020年高中物理 第四章 机械能和能源 第1节 功教学案 教科版必修2

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1、2019-2020年高中物理第四章机械能和能源第1节功教学案教科版必修21．力和物体在力的方向上的位移是做功的两个因素，做功的过程就是能量变化的过程。2．功的计算公式：W＝Fxcosα，其中α为力F与位移x的夹角，此式一般适用于恒力做功的计算。3．功的正负是由力和位移的夹角α的大小决定的，反映了作用力是动力还是阻力，动力所做的功为正，阻力所做的功为负。4．合力对物体所做的功等于各分力对物体所做功的代数和。一、功的概念及其公式1．做功与能量的变化(1)功的概念物体受到力的作用，并在力的方向上发生了位移，那么力

2、对物体做了功。(2)功与能量功与能量的变化密切相关，做功的过程就是能量变化的过程。2．功的计算公式(1)力F与位移x同向时：W＝Fx。(2)力F与位移x有夹角α时：W＝Fxcos_α，其中F、x、cosα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的单位是牛顿，x的单位是米，W的单位是牛·米，即焦耳。二、功的正负　合力的功1．功的正负α范围cosα范围W正负0≤α＜90°cosα>0W＞0，正功α＝90°cosα＝0W＝0，不做功90°＜α≤180°cosα<0W＜0，负功一个

3、力对物体做负功(如－5J)，往往说成物体克服这个力做功(5J)。2．合力的功物体受多个力的作用发生了位移，合力对物体做的功等于各分力对物体所做功的代数和。1．自主思考——判一判(1)公式W＝Fx中的x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)物体的受力垂直于它的位移时，该力不做功。(√)(4)功有正、负值，所以功是矢量。(×)(5)总功就是所有外力做功的代数和。(√)(6)甲对物体做功10J，乙对物体做功－15J，则甲对物体做功较多。(×)2．合作探究——议一议(1)举重

4、运动员举起杠铃的过程中，什么力对杠铃做功？能量发生怎样变化？提示：运动员的推力对杠铃做功，在做功的过程中，运动员体内的化学能转化为杠铃的机械能。(2)下面几幅图片中人或机械做了功的有哪几幅？做功的大小与哪些因素有关？图411提示：人推小车运动，人对小车做了功；人推汽车，汽车没动，人对汽车没做功；起重机吊起货物，起重机对货物做了功；根据功的定义式可知，做功的大小与力以及在力的方向上的位移的大小有关。(3)总功指物体受到的所有力对物体做功的总和，物体的合力不做功，是否意味着它所受到的所有外力都不做功呢？提示：不

5、是。总功为零可能是各力都不做功，也可能是各力有的做正功，有的做负功，它们做功的代数和为零。对功的理解1．功是过程量：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，物体的受力与物体的位移必须对应。2．对公式W＝Fxcosα的理解(1)如图412所示。图412(2)如图413所示，将位移x沿力的方向和垂直于力的方向分解，则沿力的方向上的位移x1＝xcosα，故W＝Fx1＝Fxcosα。图413(3)三点说明：①公式只适用于恒力做功的计算。②公式中x一般是选取地面为参考系时物体的位移。③力对物体做的

6、功只取决于F、x和cosα这三者的乘积，与物体的运动状态无关，与物体是否还受其他力，其他力是否做功等因素均无关。3．正功与负功(1)功是标量，只有正、负，没有方向，功的正负不表示大小。(2)正功、负功的物理意义：动力学角度能量角度正功表示这个力对物体来说是动力力对物体做正功，使物体获得能量负功表示这个力是阻力，对物体的运动起阻碍作用物体克服外力做功，使物体失去能量4．几种常见力做功的特点(1)一对平衡力对物体要么都不做功，要么做功一正一负且代数和为零。(2)一对作用力和反作用力分别作用在两个物体上，它们做功

7、没有必然的联系，比如作用力做正功，反作用力可能做正功，可能做负功，还可能不做功。(3)互为作用力和反作用力的一对静摩擦力做功代数和一定为零。(4)互为作用力和反作用力的一对滑动摩擦力做功代数和一定为负。[典例]　(多选)如图414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，则下列说法中正确的是(　　)图414A．A、B都克服摩擦力做功B．A、B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．弹力对A不做功，对B做正功[思路点拨]　利用做功的两个必要因素——力和在

8、力的方向上发生的位移进行判断。在分析A、B间的摩擦力时，看A、B间是否有相对滑动(或运动趋势)，计算功的大小时涉及的位移都是相对地面的位移。[解析]　设A、B间相互作用力为f1与f2，FAB与FBA，如图所示。A没有位移，f2、FBA对A不做功；B有位移，f1做负功，FAB也不做功，选项B、C正确，选项A、D错误。[答案]　BC(1)研究做功问题时，要明确是哪一个力在哪一个过程中对哪一个物体做功。(2)判断一个力