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高中物理必修二教案-4.1 功2-教科版

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课题:功

【学习目标】

1、使学生掌握恒力做功的一般表达式,理解正功和负功的物理意义,会计算合力所做的功。

2、在探究活动中,使学生再次体会到力的合成与分解、微元法等思想方法在物理研究中的重要作用。

【重点难点】

重点:恒力做功的计算公式及合力做功与分力做功的关系。

难点:正功、负功的物理意义及微元法处理变力做功问题。

【导学案】

【课堂引入】

【活动1】做功与能量的变化

问题1:能量的变化用什么来量度?两者之间有什么关系?

问题2:做功的两个必要因素?功的定义是什么?

【活动2】功的计算

【情景】如图所示,一个箱子在水平恒定推力F作用下运动了距离L。

问题3:结合初中知识,计算出箱子受到的推力F、重力G、支持力N对箱子各做了多少功?

问题4:如果将水平恒定推力F改成斜向上与水平面成α角的拉力,又该如何计算拉力F对箱子做的功呢?

问题5:结合你的分析归纳功的一般计算公式?

F

(1)表达式:

(2)单位:

(3)条件:

(4)功是 量,还是 量。 【例题1】如图所示,小物体A 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,在小物体沿斜面下滑的过程中,斜面对小物体的作用力( )

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

【例题2】图表示物体在力F 的作用下在水平面上发生了一段位移L ,分别计算这三种情形下力对物体做的功。设这三种情形下力和位移的大小都相同:F=10N ,l=2m 。θ的大小如图所示。

【活动3】功的正负

问题6:用公式αcos L F W ?=计算功肯定会出现负值;负功有没有意义?正、负是不是表明功有方向性,功是矢量?

【讨论——如何判断力对物体做正功还是做负功。】

(1)当20πα<

≤时,力对物体做 功。 (2)当παπ

≤<2时,力对物体做 功。

(3)当2π

α=时,力对物体 功。

【特别提醒】

某力对物体“做多少负功”,也可以说成:物体“ ” 该力做多少“ ” (取绝对值)。

【例题3】用起重机把重为2×104N 的货物匀速提升5m ,钢绳的拉力做功 J ,

重力做功 J,钢绳克服重力做功 J。

【例题4】一个人从4m深的水井中匀速提取50N的水桶至地面,又提着水桶在水平道路上行走12m,再匀速走下4m深的地下室,则此人提水桶的力所做的功为。

【例题5】判断图中各力对物体的做功情况。

【活动四】合力的功

问题7:我们已经解决了一个力做功的问题,可物体所受的力往往不止一个,那么怎样计算几个力所做的“总功”?

【例题6】如图,光滑水平面上有一物体,受到水平方向上相互垂直的恒定拉力F1=3N 和F2=4N的共同作用,由静止开始运动了10m,试求F1和F2对物体所做的总功。

【解题方法小结】

计算几个力所做的总功,有2种方法。

一是:先求出力,再(利用公式)求力所做的功;

二是:先求出各个力所做的功,再求这些功的和。

其中方法______不涉及矢量运算,计算过程相对简便,所以通常被采用。

【例题7】如图所示,以初速度v0竖直向上抛出一个质量为m的小球,小球上升的最大高度为h1,空气阻力的大小恒为f,则小球从抛出至回到出发点下方h2处,合外力对小球做的功为多少?

【活动五】变力的功

问题8:恒力做功可以利用公式计算,那么怎样处理变力做功的问题?

【例题8】如图所示,一物体在力F的作用下,沿半径为R的圆周绕行一周,若力F 的大小保持不变,方向始终沿圆周的切线方向,则力F做了多少功?

问题9:如图所示,物块在F=10N水平恒定推力作用下运动了L=10m,力F对物块做的功除了利用公式计算,还有其他方法吗?

【思考题】如图(a),一质量为m=1kg的滑块(可视为质点)以初速度v0沿水平方向从A滑到B,已知滑块与水平面间的动摩擦因数μ和滑块到A点的距离x的关系如图(b),求摩擦力做的功。

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