高一物理必修二“功”练习与讲解

1第2节功【学习目标】1.理解做功的两个必要因素，会分析物体移动方向与力的方向不在一条直线上时力所做的功。2.分析力对物体做正功和做负功的条件，了解正功和负功对物体运动的影响。3.了解物理学史上功和能的概念的建立过程，体会科学概念的建立对解释和概括自然现象的重大意义。【课前预习与思考】1.写出初中所学的功的计算公式，功的单位是什么？2.功是标量，却又有正负，这是怎么回事？3.回忆初中学过的简单机械，省力的机械省功吗？费力的机械费功吗？为什么？困惑：【课堂点拨与交流】1.对于功的公式的探究性活动探索1：如图5－1所示，物体在力F作用下沿水平面运动距离s时，求力F对物体做的功。分析：如果用力和力的方向上的位移来求功，应该如何进行求解？从其它角度考虑行吗？结论：用力和力的方向上的位移来求功，结果为；用位移和位移方向上的力来求功，结果为。探索2：如图5－2，在物体沿斜面向上滑动距离s的过程中，求重力G对物体做的功。分析：如果用力和力的方向上的位移来求功，应该如何进行求解？从其它角度考虑行吗？结论：用力和力的方向上的位移来求功，结果为；用位移和位移方向上的力来求功，结果为。归纳总结：当力的方向和物体的运动方向成某一角度时，力对物体做的功等于，计算公式为。深入探究：对于上述公式，可以从以下不同角度来理解：（1）力F和s、cos的乘积（其中是F和s两矢量的正向夹角）。（2）力F和scos（位移在力的方向上的分量）的乘积。（3）Fcos（力在位移方向上的分量）和s的乘积。（4）s是力的作用点的位移。图5－1图5－22课堂练习1.如图1—15—2，小物块A位于光滑的斜面上，斜面位于光滑的水平面上，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.不垂直于斜面，做功为零D.不垂直于接触面，做功不为零2.如图1—15—5所示，质量为m的物块，始终固定在倾角为α的斜面上，下面说法中正确的是图1—15—5①若斜面向左匀速移动距离s，斜面对物块没有做功②若斜面向上匀速移动距离s，斜面对物块做功mgs③若斜面向左以加速度a移动距离s，斜面对物块做功ma④若斜面向下以加速度a移动距离s，斜面对物块做功m(g+aA.①②③C.②③④D.①③④3.如图1—15—3所示，木块A放在木块B的左上端，用恒力F拉至B的右端，第一次将B固定在地面上，F做的功为W1；第二次让B可以在光滑地面上自由滑动，F做的功为W2，比较两次做功，可能是图1—15—3A.W1＜W2B.W1=W2C.W1＞W2D.无法比较4.一木块前端有一滑轮，绳的一端系在右方固定处，另一端穿过滑轮用恒力F拉住保持两股绳之间的夹角θ不变，如图1—15—6所示.当用力拉绳使木块前进s时，力F对木块做的功(不计绳重和摩擦)是图1—15—6A.FscosθB.Fs（1＋cosθ）C.2FscosθD.2F2.对于多个力对物体做功的理解当多个力同时对物体做功时，可以认为这些力分别对物体做了功，每个力做的功都等于这个力的大小、物体的位移以及这个力和物体位移方向之间夹角余弦三者的乘积，而总功3则等于各个力对物体所做功的代数和；也可以认为是这些力的合力对物体所做的功，等于合力大小、物体位移以及合力与物体位移间夹角余弦的乘积。当多个力先后作用在物体上时，则只能认为这些力分别对物体做功，整个过程所有力的总功等于各个力对物体所做功的代数和。3.力－位移图象中功的求法公式cosFsW只能用来计算恒力的功。若力是变力时，则应将变力转化为恒力，再用功的公式来计算。若只是力的大小发生变化，方向始终与运动方向在一条直线上，找出力在位移上的变化规律，可以用力－位移图象来求力的功。在图5－3(A)中，力不随位移而变，W＝Fs。从图象上可以看出Fs是图象所围的面积，因此可以用力－位移图象所围的面积表示力在这段位移上做的功。在图5－3(B)中，力随位移成什么规律变化？你能求出这个力在前20m对物体做的功吗？4.不做功与总功为零的区别力对物体不做功与对物体做的总功等于零不同，不做功，指的是在整个过程中力与物体的运动方向一直垂直，取运动过程的任何一段，功都是零，不存在因这个力做功而导致的能量转化。如果先后都只有一个力对物体做功，而力对物体做的总功等于零，则可能是先后做功正负相反，而代数和为零，在这种情况下，物体运动过程中一定存在能量转化；多个力对物体做的总功等于零，则可能是多个力的合力为零或合力与运动方向始终垂直，也可能是多个力先后做功，而代数和为零。弄清这一区别，对于以后分析复杂过程中的做功情况很有帮助。课堂练习5.如图5－4所示，两物体质量相等，与水平面间的动摩擦因数相同，在甲图中用力F1拉物体，在乙图中用力F2推物体，力F1与F2大小相等，经过了相同的位移，F1与F2对物体所做的功W1和W2的大小关系为()A.W1=W2B.W1W2C.W1W2D.无法比较如果两种情况下物体均做加速运动，比较两种情况下合力所做的功，则()A.W1=W2B.W1W2C.W1W2D.无法比较比较上述两种情况下物体克服摩擦力所做的功，结果是()A.W1=W2B.W1W2C.W1W2D.无法比较【课外反馈与演练】1.物体在水平恒力F的作用下，在光滑水平面上由静止前进了路程s后进入一个粗糙平面，又继续前进了路程s。若力F在第一段路程中对物体做的功为W1，在第二段路程中对物体做的功为W2，则()A.W1W2B.W1W2C.W1=W2D.无法比较2.用力将重物竖直提起，先是从静止开始匀加速上升，紧接着匀速上升.如果前后两过程的运动时间相同，不计空气阻力，则A.加速过程中拉力的功一定比匀速过程中拉力的功大B.匀速过程中拉力的功比加速过程中拉力的功大C.两过程中拉力的功一样大图5－3图5－44D.上述三种情况都有可能3.如图5－5所示，小物块位于光滑斜面上，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，做功不为零4.起重机的钢绳上挂着重物。在以下几种情况下，钢绳的拉力和重物所受到的重力对重物做功吗？如果做了功，做的是正功还是负功？(1)当起重机竖直向上吊起重物时。(2)当重物静止时。(3)当起重机沿水平方向移动重物时（可分匀速移动和加速移动两种情况讨论）。5.一辆摩托车质量为100kg,与水平地面间的动摩擦因数为0.4，当汽油全部用完时，距离加油站还有500m的距离，驾驶员不得不推着车前往加油站加油，若人推着摩托车匀速前进，问到达加油站时，人对摩托车做了多少功（取g＝10m/s2）？6.如图5－6，小车与货物的质量为50kg，沿搭板将其匀速推上汽车，若车厢离地面的高度为1.0m，搭板的长度为4.0m，求在这个过程中人做了多少功？如果直接把小车与货物搬上去呢？(不计摩擦阻力)7.甲、乙两人在河的两岸同时用绳拉船，使船在河的中间沿直线路径行驶，甲、乙的拉力分别为F1和F2，其大小和方向如图5－7所示，在船行驶80m的过程中，用两种方法求合力对船做的功：(1)先求出合力，再求合力的功；(2)先求出两个分力的功，再求两个功的代数和。比较两种方法计算的结果，你能得出什么结论？8.力F作用在物体上，F随物体位移s的变化关系如图5-8所示，那么在物体运动25m的过程中，力F对物体做了多少功？图5－6图5－7图5－8图5－55【拓展深化】9.举例或设计恰当的物理情境，论证下列结论：(1)摩擦力不一定是阻力。(2)静摩擦力与滑动摩擦力均既可以做正功，又可以做负功，也可以不做功。(3)与位移成一次函数关系的变力做功可通过求平均力做的功来求出。10.设计一个实验，论证使用简单机械不能省功。可供选用的器材有：测力计、定滑轮、动滑轮、细绳、米尺、质量已知的重物等。第2节课堂练习1.B2.AB4.B拉绳时，两股绳中的拉力都是F，它们都对物体做功，因此其对物体做的功为W=W1+W2=Fscosθ+Fs=Fs(1+cosθ5．A；B；C课外演练1：C2.D3：B4：略5：5102J6：500J500J7：5106.1J两种方法结果相同，说明用两种方法求外力的总功效果是一样的8：350J