人教版高一物理必修二-7.2-功(导学案)全面版

7.2功学习目标知识与技能：1、理解功的概念，以及正功、负功的物理意义，能利用功的一般公式进行功的计算2、理解总功，分力做功与合力做功的求法3、理解功是能量转化的量度，并能举例说有过程与方法1、能从现实生活中发现与功有关的问题2、体会科学研究方法对人类认识自然的重要作用3、能运用功的概念解决一些与生产的生活相关的实际问题情感态度与价值观有参与科技活动的热情，有将功的知识应用于生活和生产实际的意识，勇于控究与日常生活有关的物理学问题学习重点理解功的概念及正、负功的意义学习难点利用功的定义解决有关问题预习案一、知识回顾1、相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫做势能。物体由于运动而具有的能量叫做动能。2、在伽利略的实验中小球的动能和势能可以相互转化。二、新课预习1、功（1）功和能的关系：如果物体在力的作用下能量发生变化，那么这个力一定对物体做了功。（2）一个物体受到力的作用，并在力的方向上发生了一段位移，就说这个力对物体做了功。（3）做功的两个不可缺少的因素：力和物体在力的方向上上发生的一段位移。（4）如果力F的方向与位移的方向一致，功等于力的大小与位移大小的乘积，公式是W=Fs。如果力F与位移l之间成角时，可以把力分解为两个力：与位移方向在一条直线上的力1F，与位移方向垂直的力2F。设物体在在力F下发生的位移的大小为l，则力F对物体所做的功W=FL，即力对物体所做的功，等于力与在力的方向上发生的位移的乘积。（5）功的单位是焦耳，简称焦，符号是J，功是标量。2、正功与负功（1）根据功的计算公式coswFl可得下列几种情况：当2时，cos0，W=0。即力F的方向与位移方向垂直，力F对物体不做功。当2时，cos0，W0。即力F的方向与位移方向夹角为锐角时，力F对物体做正功。当2时，cos0，W0。即力F的方向与位移方向夹角为钝角时，力F对物体做负功。3、总功：当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，等于各力所做功的代数和。可以证明，它也就是合力所做的功。探究案探究一：功1、起重机提重物，拉力和高度的乘积，和机器消耗的能量有什关系？2、什么叫做功？力怎样才算对物体做功？例1.甲、乙、丙三位同学分别提着同样的一桶水，甲静止不动；乙在水平面上匀速走动；丙提水上楼。三位同学对水桶的拉力都做功了吗？变式1.运动员用200N的力踢球，把质量为0.4kg的球踢出去50m远，则运动员对球所做的功是（D）A.100焦耳B.1000焦耳C.105焦耳D.无法确定小结：一个力F使物体沿力的方向上发生一段位移，则力F对物体做了功。做功的要素是力、力的方向上发生一段位移。3、物体在水平面上，斜向上与水平方向成θ的力F沿水平方向移动了L，这个力对物体做了多少功？coswFl4、功的公式中，各个量的如何理解？例2.斜面体放在光滑水平面上，一个物体从光滑斜面顶上释放下滑到斜面底端，则支持力对物体做功没有？变式2.利用动滑轮提升重物，拉绳子的力F，物体上升L，则F力做了多少功？小结：功的计算公式是W=FL。F的意义作用在物体上的力，L的意义物体在力的方向上移动的距离。探究二：功的正负1、一个力为F，物体位移为L，F与L夹分别为00，600，900，1200，1800，力分别做功多少？2、功的正负又有什么含义呢？小结：当θ为锐角时，力做正功，当θ为钝角时，力做负功。正功表示力与位移夹角小于900，负功表示力与位移夹角大于900。F总功等于各力做功的代数和。例3.一个质量为m=150kg的雪橇，受到与水平方向成37。角斜向上的拉力F=500N，在水平地面上移动的距离l=5m。雪橇与地面间的滑动摩擦力F阻=100N。求力对雪橇做的总功。能力训练案1.如图所示，小球用细线拴住，在光滑的水平面上做圆周运动.圆的半径为1m，小球的质量为0.1kg，线的拉力为0.05N,小球由A点运动到B点恰好是半个圆周，则在这段运动中，线的拉力做功是()A.0B.0.1JC.0.314JD.无法确定2.一物体自高处做自由落体运动，下落的高度为h，下落的时间为t，关于重力对物体所做的功，下列说法中正确的是()A.运动的前t/2比后t/2内重力做的功多B.运动的后t/2比前t/2内重力做的功多C.运动的前t/2和后t/2内重力做的功相等D.运动的前t/2做的功是后t/2内重力做的功的1/43.起重机吊钩下挂一质量为m的水泥袋，如果水泥袋以加速度a匀减速下降了距离h，则水泥袋克服钢索拉力做的功为()A.mghB.m(g-a)hC.m(g＋a)hD.m(a-g)h4.一人乘电梯从1楼到20楼，在此过程中经历了先加速，后匀速，再减速的运动过程，则电梯支持力对人做功的情况是()A.加速时做正功，匀速时不做功，减速时做负功B.加速时做正功，匀速和减速时做负功C.加速和匀速时做正功，减速时做负功D.始终做正功5．某人用300N的水平推力，把一个质量为50kg的木箱沿水平路面匀速推动10m，后来又把它匀速举高2m，这个人对木箱共做功多少？6．起重机用恒力F使质量为1000kg的货物在1s内由静止上升了2m，则在这1s内，(不计空气阻力，g取10m／s2)，求：(1)重力对货物做了多少焦耳的功?(2)F对货物做了多少焦耳的功?过关检测案1.关于能的概念，下列说法正确的是()A.一个物体能够做功，就说这个物体具有功B.一个物体已做过的功越多，说明这个物体具有的能量越多C.一个物体已做过的功越多，说明这个物体转化的能量越多D.用细线悬挂着的小球，没有做功，所以它没有能2.关于功和能，下列说法正确的是()A.功就是能，功可以转化为能B.做功越多，物体的能消失的越多C.能量转化中，做的功越多，能量转化越多D.功是物体能量的量度3.把同一重物移至卡车上,如果沿粗糙斜面推动时做的功为W1,用不计质量和摩擦的滑轮组做的功为W2,用人力直接搬上车做的功为W3,则()A.W1=W2=W3B.W1W2W3C.W1W2W3D.W1W2=W34.盘山公路总是筑得盘旋曲折,因为()A.盘山公路盘旋曲折会延长爬坡的距离,根据斜面的原理,斜面越长越省功B.盘山公路盘旋曲折显得雄伟壮观C.盘山公路盘旋曲折会延长爬坡长度,根据斜面的原理,高度一定,斜面越长越省力D.盘山公路盘旋曲折是为了减小坡度,增加车辆的稳度5.一滑块在水平地面上沿直线滑行，t＝0时其速度为1m/s，从此刻开始在滑块运动方向上再施加一水平作用力F，力F和滑块的速率v随时间的变化规律分别如图甲和乙所示.设在第1秒内、第2秒内、第3秒内力F对滑块做的功分别为W1、W2、W3，则以下关系正确的是()A.W1＝W2＝W3B.W1＜W2＜W3C.W1＜W3＜W2D.W1＝W2＜W36.如图所示，人通过动滑轮和定滑轮拉一质量为10kg的物体，使物体匀速升高0.5m.(g取10m/s2)(1)如不计滑轮重力和摩擦力，弹簧测力计的示数为多少？人对物体做的功为多少？(2)因滑轮的重力和摩擦力的影响，现在弹簧测力计的读数为60N，拉动过程中，人做的总功为多少？其中有用功和额外功分别为多少？答案能力训练案1.【解析】选A.小球在运动过程中，线上的拉力方向时刻在改变是变力，不能用功的公式求解；而拉力方向与速度方向时刻垂直，所以拉力不做功，故A正确.2.【解析】选B.自由落体运动是匀加速直线运动，显然运动的后t/2时间内的位移比前t/2时间内的位移大，故A、C错误，B正确；根据公式21hgt2知运动的前t/2的位移是时间t内位移的1/4，运动的前t/2做的功是后t/2内重力做的功的1/3，D错误.3.【解析】选C.设钢索的拉力为F，由牛顿第二定律，F-mg=ma，得F=m(g+a)，方向向上，故水泥袋克服钢索拉力做的功为W=Fh=m(g+a)h,C正确.4.【解析】选D.无论在加速过程，匀速过程还是减速过程，支持力都向上，与位移方向相同，故三个过程均做正功，D选项正确.5.4000J6.W1=-20000JW2=28000J过关检测案1.【解析】选C.功度量的是物体转化的能量，物体能做功，说明物体可以转化能量，即具有能，而功是过程量，不能说物体具有功，没有做功，说明物体没有转化能量，并不说明物体没有能量，A、B、D错误，C正确.2.【解析】选C.功和能是不同的两个概念，功是过程量，能是状态量，功和能不能相互转化，故A错；功是能量转化的量度，不是能量的量度，故C正确，D错；做功过程是能量转化的过程，能量不能消失也不能创生.故B错.3.【解析】选D.三种情况均是克服重力做功,有用功相同，由于斜面粗糙，沿斜面推时，存在额外功，另外两种情况额外功为零，机械做的功为动力的功，根据功的原理可知，D正确.4.【解析】选C.根据功的原理,增大位移,可以省力,但任何机械都不省功,所以C项正确.5.【解析】选B.力F做的功等于每段恒力F与该段滑块运动的位移数值(v-t图象中图线与坐标轴围成的面积)的乘积，第1秒内，位移为一个小三角形面积S；第2秒内，位移也为一个小三角形面积S；第3秒内，位移为两个小三角形面积2S，故W1＝1S，W2＝3S，W3＝4S，所以W1＜W2＜W3.6.【解析】(1)弹簧测力计示数F=mg2=50N人对物体做的功W=F·2h=50×2×0.5J=50J(2)人做的总功W总=F′·2h=60×2×0.5J=60J有用功W有用=mgh=10×10×0.5J=50J额外功W额外=W总-W有用=60J-50J=10J.答案：(1)50N50J(2)60J50J10J学后反思：选择朋友要经过周密考察，要经过命运的考验，不论是对其意志力还是理解力都应事先检验，看其是否值得信赖。此乃人生成败之关键，但世人对此很少费心。虽然多管闲事也能带来友谊，但大多数友谊则纯靠机遇。人们根据你的朋友判断你的为人：智者永远不与愚者为伍。乐与某人为伍，并不表示他是知已。有时我们对一个人的才华没有信心，但仍能高度评价他的幽默感。有的友谊不够纯洁，但能带来快乐；有些友谊真挚，其内涵丰富，并能孕育成功。一位朋友的见识比多人的祝福可贵得多。所以朋友要精心挑选，而不是随意结交。聪明的朋友则会驱散忧愁，而愚蠢的朋友会聚集忧患。此外，若想让友谊地久天长。这需要技巧和判断力。有的朋友需近处，有的则需远交。不善言谈的朋友可能擅长写信。距离能净化近在身边无法容忍的缺陷。交友不宜只图快乐，也要讲求实用。一位朋友等于一切。世间任一美好事物的三大特点，友谊兼而有之：真、善、专一。良友难遇，如不挑选则更难求。保住老朋友，比结交新朋友更重要。交友当寻可长久之友，如得其人，今日之新交，他年自成老友。最好的朋友是那些历久常新，能与之共享生活体验者。没有朋友的人生是一片荒原。友谊使欢乐加倍，痛苦减半；它是应对厄运的不二良方，是可以滋润心田的美酒。