《新步步高》2015-2016学年高一物理人教版必修2导学案：第七章 1~2 追寻守恒量——能量 功 WORD版含解析.docx

1、1追寻守恒量能量2功目标定位1.知道能量守恒是自然界的重要规律，初步领会和认识能量转化，功与能量变化的关系2知道功的概念及做功的两个必要因素3知道WFlcos 的使用条件，会用它进行有关计算4理解正功、负功的含义，会求多个力的总功一、追寻守恒量1伽利略斜面实验探究让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个对接斜面，没有摩擦时，hAhB，如图71、21所示小球运动中守恒的量叫能量图71、212能量概念(1)动能：物体由于运动而具有的能量(2)势能：相互作用的物体凭借其位置而具有的能量(3)能的转化：在伽利略的理想斜面实验中，小球的势能和动能可相互转化二、功1概念：一个物体受到力的作用，并在力的

2、方向上发生了一段位移，这个力就对物体做了功2做功的两个因素(1)力；(2)物体在力的方向上发生的位移3公式WFlcos_其中F、l、分别为力的大小、位移的大小和力与位移方向的夹角，其中当力F与位移l同向时，WFl.4单位：国际单位制中，功的单位是焦耳，简称焦，符号是J想一想物理学中的“做功”与日常生活中的“做工”一样吗？在水平地面上滚动的小球，重力是否做功？答案物理学中的“做功”必须满足做功的两个必要因素日常生活中的“做工”泛指一切消耗脑力和体力的过程因而有“做工”不一定“做功”，“做功”一定“做工”在水平地面上滚动的小球，位移方向垂直于重力方向，重力不做功三、正功和负功由WFlcos 可知：

3、(1)当时，W0，力对物体不做功，力既不是阻力也不是动力(2)当0时，W0，力对物体做正功，做功的力是动力(3)当W2 BW1W2CW1W2 D无法判断答案C解析物体沿力的方向运动，恒力做功就是指力F做的功，根据WFlcos ，两次做功中的F、l、均相同，所以两次F做功相同，即W1W2.图71、264. 如图71、26所示，利用斜面从货车上卸货，每包货物的质量m20 kg，斜面倾角37，斜面的长度l0.5 m，货物与斜面间的动摩擦因数0.2，求货物从斜面顶端滑到底端的过程中受到的各个力所做的功以及合外力做的功(取g10 m/s2)答案重力做的功60 J支持力做的功0摩擦力做的功16 J合力做的

4、功44 J解析斜面上的货物受到重力G，斜面支持力FN和摩擦力Ff共三个力的作用货物位移的方向沿斜面向下，可以用正交分解法，将货物所受的重力分解到与斜面平行的方向和与斜面垂直的方向可以看出，三个力中重力和摩擦力对货物做功，而斜面支持力对货物没有做功其中重力G对货物做的功W1mglsin 3720100.50.6 J60 J.支持力FN对货物没有做功W20.摩擦力Ff对货物做负功W3mgcos 37lcos 1800.220100.80.5 J16 J.所以，外力做的总功为WW1W2W3(60016)J44 J.若先计算合外力再求功，则合外力做的功WF合l(mgsin 37mgcos 37)l(2

5、0100.60.220100.8)0.5 J44 J.(时间：60分钟)题组一对功的理解1下列四幅图片所描述的情景中，人对物体做功的是()答案AD解析A项中人对物体做正功；B项中力和位移垂直，不做功；C项中重物位移为零，不做功；D项中人对拖把做正功故A、D正确2一同学穿着旱冰鞋处于静止状态，推一下竖直墙壁后有了向后的速度关于该同学推墙的过程中，下列说法正确的是()A墙壁对该同学做正功B墙壁对该同学没有做功C该同学对墙壁做正功D该同学对墙壁没有做功答案BD解析(1)先分析墙壁的受力及做功情况：(2)再分析人的受力及做功情况：题组二对正负功的理解及判定3下列说法正确的是()A10 J的功大于5 J

6、的功B功是标量，正、负表示外力对物体做功还是物体克服外力做功C一个力对物体做了负功，则说明这个力一定阻碍物体的运动D功是矢量，正、负表示方向答案ABC解析功是标量，功的正负既不表示方向也不表示功的大小，而是表示力对物体起动力作用(即力对物体做功)还是力对物体起阻力作用(即物体克服外力做功)选项A、B、C正确4质量为m的物体，静止在倾角为的斜面上，斜面沿水平方向向右匀速移动了距离l，如图71、27所示物体相对斜面静止，则下列说法正确的是()图71、27A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做正功答案BCD解析物体的受力和位移如图所示支持力FN与位移x的夹

7、角90，故支持力做正功，D选项正确；重力与位移垂直，故重力不做功，A选项错误；摩擦力Ff与位移x的夹角大于90，故摩擦力做负功，C选项正确；物体做匀速运动，所受合力为零，合力不做功，故B选项正确5.图71、28 有一根轻绳拴了一个物体，如图71、28所示，若整体以加速度a向下做减速运动时，作用在物体上的各力做功的情况是()A重力做正功，拉力做负功，合外力做负功B重力做正功，拉力做负功，合外力做正功C重力做正功，拉力做正功，合外力做正功D重力做负功，拉力做负功，合外力做正功答案A解析重力与位移同向，做正功，拉力与位移反向做负功，由于做减速运动，所以物体所受合力向上，与位移反向，做负功题组三功的计

8、算6如图71、29，坐在雪橇上的人与雪橇的总质量为m，在与水平面成角的恒定拉力F作用下，沿水平地面向右移动了一段距离l.已知雪橇与地面间的动摩擦因数为，雪橇受到的()图71、29A支持力做功为mglB重力做功为mglC拉力做功为Flcos D滑动摩擦力做功为mgl答案C解析支持力和重力与位移垂直，不做功，A、B错误；拉力和摩擦力分别做功为WFlcos ，W(mgFsin )l，C正确，D错误7如图71、210所示，一小孩和一大人都以水平的力匀速推动相同的木箱在相同的路面走同样的位移(推箱的速度大小如图中所注)，比较此过程中两人分别对木箱做功的多少()图71、210A大人做的功多B小孩做的功多C

9、大人和小孩做的功一样多D条件不足，无法判断答案C解析因为木箱匀速运动，小孩和大人所用的推力相等，又因为所走的位移相同所以做功一样多，C选项正确8如图所示，力F大小相等，物体沿水平面运动的位移l也相同，下列哪种情况F做功最少()答案D解析四种情况下，F、l都相同，由公式WFlcos 可知，cos 越小，力F做的功越少，D中cos 最小，故选D.9. 两个相互垂直的力F1和F2作用在同一物体上，使物体运动，如图71、211所示，物体通过一段位移时，力F1对物体做功4 J，力F2对物体做功3 J，则力F1与F2的合力对物体做的功为 ()图71、211A7 JB2 JC5 J D3.5 J答案A解析W

10、13 J，W24 J，故合力的功为：WW1W23 J4 J7 J，故选A.10.图71、212 如图71、212所示，用恒定的拉力F拉置于光滑水平面上的质量为m的物体，由静止开始运动时间t，拉力F斜向上与水平面夹角为60.如果要使拉力做的功变为原来的4倍，在其他条件不变的情况下，可以将()A拉力变为2FB时间变为2tC物体质量变为D拉力大小不变，但方向改为与水平面平行答案ABD解析本题要讨论的是恒力做功的问题，所以选择功的公式，要讨论影响做功大小的因素的变化，比较快捷的思路是先写出功的通式，再讨论变化关系位移xat2t2，WFxcos 60t2，当F2F时，W4W，当时间变为2t时，W4W；当

11、mm时，W2W；当0时，W4W，由此可知，C错，A、B、D对图71、213题组四综合应用11. 如图71、213所示，一质量m4.0 kg的物体，由高h2.0 m，倾角53的固定斜面的顶端滑到底端物体与斜面间的动摩擦因数0.2，求物体所受各个力所做的功及合外力所做的功？(g10 m/s2)答案见解析解析以物体为研究对象受力分析如图物体受重力mg、摩擦力Ff、支持力FN，FNmgcos ，Ffmgcos .物体的位移l，根据功的公式可求得WGmglcos(90)mgh4.0102.0 J80 J，WFN0，WFfFflmgcos 0.24.0102.0 J12 J.W合WGWFNWFf80 J0

12、12 J68 J.求合外力做的功也可以先求合外力，再求合力的功F合mgsin Ff，W合F合l(mgsin mgcos )l(4.0100.80.24.0100.6) J68 J.12(1)用起重机把质量为200 kg的物体匀速提高了5 m，钢绳的拉力做了多少功？重力做了多少功？克服重力做了多少功？这些力的总功是多少？(g10 m/s2)(2)若物体匀加速上升，加速度a2 m/s2，绳的拉力做了多少功？物体所受各力的总功是多少？答案(1)1.0104 J；1.0104 J；1.0104 J；0(2)1.2104 J；2103 J解析(1)物体匀速提升，由平衡条件：FG2.0103 N钢绳的拉力

13、做功：WFFh2.01035 J1.0104 J重力做功：WGmgh2.01035 J1.0104 J物体克服重力做功1.0104 J这些力所做的总功是：W总WFWG0即：这些力所做的总功是0.(2)根据牛顿第二定律Fmgma所以Fmgma2 400 NWFFh2 4005 J1.2104 J各力做的总功也等于合外力做的功W总mah2.0103 J.13.图71、214 如图71、214所示，绳的一端固定在天花板上，通过一动滑轮将质量m10 kg的物体由静止开始以2 m/s2的加速度提升3 s求绳的另一端拉力F在3 s内所做的功(g取10 m/s2，动滑轮和绳的质量及摩擦均不计)答案1 080 J解析解法一物体受到两个力的作用：拉力F和重力mg，由牛顿第二定律得Fmgma所以Fm(ga)10(102)N120 N则力FF60 N物体从静止开始运动，3 s内的位移为lat2232 m9 m力F作用在绳的端点，而在物体发生9 m位移的过程中，绳的端点的位移为2l18 m，所以力F所做的功为WF2l6018 J1 080 J.解法二本题还可用等效法求力F所做的功由于动滑轮和绳的质量及摩擦均不计，所以拉力F所做的功和拉力F对物体所做的功相等即WFWFFl1209 J1 080 J.