海头高级中学2012-2013学年高一下学期物理《第七章 追寻守恒量——能量》课件

重点难点：对正、负功概念的理解及做功的计算.
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一、能量
1.能量：伽利略在斜面小球实验中,发现一个 具有启发性的事实：无论斜面陡或缓,小球总 会在斜面上的某点速度变为0,这点距斜面底 端的竖直高度与它出发时的高度______．在 相同 物理学中，我们把这一事实说成是“某个量
特别提醒：(1)求功时对物体进行受力分析是基 础性的环节，要区分某个力的功与合力的 功．由两种方法计算出的总功是相等的． (2)求总功时不遵守矢量运算法则,因功是标量．
例2
如图7－1－4所示，利用斜面从货车上
提货，每包货物的质量m＝20 kg，斜面倾角α ＝37°，斜面的长度l＝2 m，货物与斜面间的 动摩擦因数μ＝0.2，求货物从斜面顶端滑到底 端 的 过 程 中 所 受 合 外 力 做 的 功 ． ( 取 g ＝ 10
守恒 是 ______ 的 ” ， 并且 把 这 个量 叫 做 能量 或 能．
2.势能：相互作用的物体凭借其______而具有 位置
的能量． 运动 3.动能：物体由于______而具有的能量． 注意：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．
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二、功 1.做功的两个必要因素 (1)作用在物体上的力F； (2)物体在力的方向上发生的位移l. 2.功的计算 [自主探究]
图7－1－1
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力F与位移l的方向夹角为α时，力F做的功． 如图7－1－1所示,分力F1与位移同向,做功为： Flcosα W1＝F1l＝ _______ ； 分力F2与位移垂直，做功为：W2＝ ____； 0 Flcosα 力F做功为：W＝W1＋W2＝ _______ ．
成功发现 1．力对物体所做的功，等于力的大小、位移的
的功W1＝－Ffl1；木块所受的摩擦力向右，因
此,摩擦力对木块所做的功为W2＝Ffl2；一对摩 擦力做功的代数和为W＝W1＋W2＝Ff(l2－l1)． 【答案】 Ffl2 －Ffl1 Ff(l2－l1)
【方法总结】
由牛顿第三定律可知，子弹与
木块间相互作用的滑动摩擦力大小相等、方向 相反，但由于两物体的位移不同，因此两个力 做功的代数和并不为零．
斜面静止．则下列说法中不正确的是(
)
图7－1－2
A．重力对物体m做正功 B．合力对物体m做功为零
C．摩擦力对物体m做负功
D．支持力对物体m做正功 【思路点拨】 方向的夹角． 判断功的正负可以看力与位移
【精讲精析】物体的受力及位移如图7－1－3所示.
图7－1－3 重力垂直位移,故它不做功,A错误；合力为零,合力
第七章
机械能守恒定律
第七章
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第一节
追寻守恒量——能量 第二节 功
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学习目标：1.理解能量、势能、动能、功的概念 及其物理意义，理解功是能量转化的量度，知道 不同形式的能量之间可以相互转化． 2．知道正功、负功的概念，能利用功的一般公式 进行计算．
3.理解总功的概念,会计算外力对物体所做的总功.
不动,物体冲上传送带时,滑动摩擦力做负功;当物
体在地面上滑动时,地面受到的摩擦力不做功．
(2)相互摩擦的系统内，一对滑动摩擦力所做的 总功为负值．由于物体之间有相对滑动，故两 个物体的对地位移并不相等，互为作用力、反 作用力的滑动摩擦力做功的总和不为零．
例3
如图7－1－7所示，
木块原来静止在光滑水平
直线运动时,水平拉力F一定与物体发生的位移
同向,即F一定对物体做正功，故选项D正确．
总功及其计算方法
计算几个力的总功，通常有以体所受的合外力，再根据公式W合＝
F合lcosα求合外力的功． (2)先根据W＝Flcosα，求每个力做的功W1、 W2、…Wn，再根据W合＝W1＋W2＋…＋Wn， 求合力的功．
【方法总结】
求合力做功时方法的选择：
(1)若物体做匀变速直线运动，即合力是恒力，
先求合力(F合＝ma)再求功较简捷； (2)如果已知物体所受的力之中有的不做功，有 的做功且方便求得该力的功(如重力的功)时， 选择W合＝W1＋W2＋„＋Wn简单方便．
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变式训练 2.一质量为1 kg的物体被人用手匀加速向上托 高1 m，加速度大小为2 m/s2，下列说法正确
合外力做的总功为
W＝W1＋W2＋W3＝(240＋0－64) J＝176 J.
法二：先求货物所受的合外力,再求合外力的功.
合外力做的功为 W＝F合l＝(mgsin37°－μmgcos37°)l ＝ (20×10×0.6 － 0.2×20×10×0.8)×2 J ＝ 176 J. 【答案】 176 J
向的位移与力的乘积；W＝Fcosα· l，表达的意 义是功等于位移与沿位移方向的力的乘积．
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3.正功与负功及不做功的判定 (1) 根 据 力 和 位 移 ( 或 速 度 ) 方 向 间 的 夹 角 判
定．当F、s(或v)夹角为锐角时,F为动力，做正
功；F、s(或v)夹角为钝角时,F为阻力,做负功； F、s(或v)夹角为直角时，F不做功．此法多用 于曲线运动中． (2)看物体的速率是增大还是减小．若在某力作
A.如果物体做加速直线运动,F一定对物体做正功 B.如果物体做减速直线运动,F一定对物体做负功
C.如果物体做减速直线运动,F也可能对物体做正功
D.如果物体做匀速直线运动.F一定对物体做正功
解析：选ACD.在水平拉力F的作用下，物体在
粗糙的水平面上做加速运动时，拉力F与物体
发生的位移同向，因此，F一定对物体做正功, 选项A正确；物体做减速直线运动时，拉力F 也可能与物体发生的位移同向,即F也可能对物 体做正功,故选项B错误、C正确；物体做匀速
的是(g取10 m/s2)(
)
A．重力对物体做正功10 J B．手对物体做功12 J C．合力对物体做功22 J D．合力对物体做功2 J
解析：选BD.重力对物体做功WG＝－mgh＝－
10 J，故A错；手对物体的作用力F＝m(g＋a)
＝12 N，做功为：WF＝F· h＝12 J，B对；合 力F合＝ma＝2 N,做功W合＝F合·h＝2 J,C错， D对．
没有相对滑动，故两个物体的位移相同．这对
静摩擦力与位移的夹角互补,cos α互为相反数, 所以这对静摩擦力做的功也互为相反数，即总 和等于零．
2.滑动摩擦力做功的特点
图7－1－6 (1)滑动摩擦力可以做正功,也可以做负功，还可 以不做功.如图7－1－6所示,当将物体轻轻放在 运动的传送带上时,滑动摩擦力做正功;当传送带
面上，子弹以一定的速度
图7－1－7
从左端打进木块，当子弹与木块速度恰好相等 时，子弹的位移为l1、木块的位移为l2.设木块与 子弹间的摩擦力为Ff，则摩擦力对木块所做的 功为多少？摩擦力对子弹所做的功为多少？一
对摩擦力做功的代数和是多少？
【精讲精析】
子弹所受的摩擦力向左，与子
弹运动的方向相反，因此，摩擦力对子弹所做
解析：选BC.对A、B受力分析 如图所示，物体A在Ff2作用下 没有位移,所以摩擦力对A不做功,故B正确；对 物体B，Ff1与位移夹角为180°，做负功，故C
正确，A、D错误．
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作用力、反作用力做功的关系分析 1.作用力与反作用力的特点：大小相等、方向相 反，但作用在不同物体上． 2.作用力、反作用力作用下物体的运动特点：可 能向相反方向运动,也可能向相同方向运动,也可
m/s2)
图7－1－4
【精讲精析】
斜面上的货物受到重力G、斜
面支持力FN和摩擦力Ff共三个力的作用，如图7
－1－5所示．
图7－1－5
法一：先求出各个力所做的功，再求总功． 重力G做的功为
W1＝mglsin37°＝20×10×2×0.6 J＝240 J
支持力FN对货物没有做功，W2＝0 摩擦力Ff对货物做负功为 W3＝(μmgcos37°)lcos180°＝－ 0.2×20×10×0.8×2 J＝－64 J
能一个运动而另一个静止,还可能两物体都静止.
3.由W＝Flcosα可以判断，作用力与反作用力 的功的特点是：没有必然关系，即不一定是一 正一负，绝对值也不一定相等．
[经典案例]
关于两物体间的作用力和反作用
)
力的做功情况，下列说法正确的是(
A．作用力做功，反作用力一定做功
B．作用力做正功，反作用力一定做负功 C．作用力和反作用力可能都做负功 D．作用力和反作用力做的功一定大小相等， 且两者代数和为0
摩擦力做功的特点
1.静摩擦力做功的特点 (1)静摩擦力可以做正功，也可以做负功，还
可以不做功．例：当物体在倾斜的传送带上
随传送带一起向上运动时,静摩擦力做正功； 若随传送带向下运动则静摩擦力做负功；在 粗糙的水平圆盘上的物体随圆盘做圆周运动 时，静摩擦力提供向心力，不做功．
(2)一对互为作用力和反作用力的静摩擦力所做 的功的总和等于零．因为物体之间相对静止，
大小、力与位移夹角的余弦这三者的乘积．即
Flcosα W＝ ______ ． 焦耳 2．功的单位:国际单位制中,功的单位是______, J 简称焦，符号是____．
三、正功和负功
1.设力F与位移l方向间的夹角为α，则由功的公 式W＝Flcosα可得下表：
夹角 α 的范围 π α＝ 2 π 0≤α< 2 π <α ≤π 2 做功情况 cosα ＝0，W＝0，即力 F 对物体 不做功 __________ cosα >0，W>0，即力 F 对物体做 正 ______功 cosα <0，W<0，即力 F 对物体做 负 克服 _____功或物体______力 F 做功