1、第1節(jié) 追尋守恒量能量第2節(jié) 功學(xué)習(xí)目標(biāo)核心提煉1.理解動(dòng)能、勢能及能量的概念與意義。1個(gè)定律能量轉(zhuǎn)化與守恒定律4個(gè)概念動(dòng)能、勢能、能量、功1個(gè)表達(dá)式WFlcos 2.能獨(dú)立分析伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)的能量轉(zhuǎn)換和守恒關(guān)系。3.理解功的概念和做功的兩個(gè)要素。4.會(huì)利用公式WFlcos 進(jìn)行有關(guān)運(yùn)算。5.理解正功、負(fù)功的含義，能解釋相關(guān)現(xiàn)象。一、追尋守恒量閱讀教材第5556頁第1節(jié)內(nèi)容，了解伽利略對能量的探究，知道勢能、動(dòng)能的概念，知道能量相互轉(zhuǎn)化。1伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)探究過程將小球由斜面A上某位置由靜止釋放，小球運(yùn)動(dòng)到斜面B上現(xiàn)象小球在斜面B上速度變?yōu)?時(shí)，即到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)的高度與它出發(fā)時(shí)的高度相同結(jié)論

2、這一事實(shí)說明某個(gè)量是守恒的，在物理學(xué)上我們把這個(gè)量叫做能量或者能2.動(dòng)能與勢能：(1)動(dòng)能：物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量。(2)勢能：相互作用的物體憑借其位置而具有的能量。(3)能量轉(zhuǎn)化：小球的動(dòng)能和勢能A(A.可以B不可以)相互轉(zhuǎn)化。思維拓展1.如圖1所示，射箭運(yùn)動(dòng)員正在參加射箭比賽。結(jié)合圖分析射箭過程中能量是怎樣轉(zhuǎn)化的。圖12如圖2所示，在游樂場里，“過山車”運(yùn)動(dòng)是一種非常有趣的刺激性游戲活動(dòng)。結(jié)合圖分析過山車運(yùn)動(dòng)過程中的能量是怎樣轉(zhuǎn)化的。圖2答案1.在射箭過程中，運(yùn)動(dòng)員將弓拉開的過程，是把人體的生物能(化學(xué)能)轉(zhuǎn)化為弓的彈性勢能；而箭在射出的過程中，又將弓的彈性勢能轉(zhuǎn)化為箭的動(dòng)能。2過山車從

3、高處滑向低處時(shí)，重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能；過山車從低處向高處運(yùn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢能。二、功閱讀教材第5759頁第2節(jié)內(nèi)容，知道功的概念，初步了解正功和負(fù)功的判斷方法。1概念：一個(gè)物體受到力的作用，并在力的方向上發(fā)生了一段位移，這個(gè)力就對物體做了功。2做功的兩個(gè)因素：3公式：(1)力F與位移l同向時(shí)，WFl。(2)力F與位移l夾角為時(shí)，WFlcos_。其中F、l、分別為力的大小、位移的大小和力與位移方向的夾角。4單位：國際單位制中，功的單位是焦耳，符號(hào)是_J_。5正功和負(fù)功的取值W的取值含義W0力F不做功0W0力F對物體做正功W0力F對物體做負(fù)功(或說成物體克服力F做功)6.總功的計(jì)算(1)各個(gè)分

4、力分別對物體所做功的代數(shù)和。(2)幾個(gè)力的合力對物體所做的功。思維拓展1.如圖3所示，人推著木箱在水平地面上運(yùn)動(dòng)。人推木箱前進(jìn)時(shí)，推力和摩擦力對木箱有沒有做功？如果做功，分別做的是正功還是負(fù)功？圖32一個(gè)物體受到兩個(gè)力的作用，其中F1做功10 J，F(xiàn)2做功15 J，力F1和F2哪個(gè)力做的功多？兩力做的總功是多少？答案1.做功。推力的方向與木箱的運(yùn)動(dòng)方向一致，做正功；摩擦力的方向與木箱的運(yùn)動(dòng)方向相反，做負(fù)功。2F2做的功多。兩力做的總功為WW1W210 J15 J5 J。預(yù)習(xí)完成后，請把你疑惑的問題記錄在下面的表格中問題1問題2問題3對功的理解要點(diǎn)歸納1功是過程量：描述了力的作用效果在空間上的累

5、積，它總與一個(gè)具體過程相聯(lián)系。2對公式WFlcos 的理解(1)相關(guān)性：由公式WFlcos 可以看出力對物體做功，只與F、l、有關(guān)，與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及物體是否還受其他作用力等因素均無關(guān)。(2)同時(shí)性：計(jì)算時(shí)應(yīng)注意F與l必須具有同時(shí)性，即l必須是力F作用過程中物體發(fā)生的位移。(3)同一性：同一個(gè)客觀運(yùn)動(dòng)，相對于不同的參考系，位移l是不同的，在中學(xué)物理中約定，計(jì)算功都以地面為參考系，即l應(yīng)理解為“受力質(zhì)點(diǎn)的對地位移”。(4)適用性：明確公式WFlcos 適用于計(jì)算恒力做功，若是變力做功，此公式不再適用。3正功與負(fù)功(1)功是標(biāo)量，只有正、負(fù)，沒有方向，功的正負(fù)不表示大小。(2)正功、負(fù)功的物理意義

6、動(dòng)力學(xué)角度能量角度正功表示這個(gè)力對物體來說是動(dòng)力力對物體做正功，使物體獲得能量負(fù)功表示這個(gè)力是阻力，對物體的運(yùn)動(dòng)起阻礙作用物體克服外力做功，使物體失去能量(3)一個(gè)力對物體做負(fù)功，往往說成物體克服這個(gè)力做功。精典示例例1 如圖4所示，物體在力的作用下在水平面上發(fā)生一段位移l，試分別計(jì)算這四種情況下力F對物體所做的功。設(shè)在這四種情況下力F和位移l的大小都相同：F10 N，l1 m，角的大小如圖所示，分別說明每種情況下力F做功的正負(fù)，并求出功。圖4解析甲圖中力F做正功，WFlcos (180)Flcos 305 J。乙圖中力F做負(fù)功，WFlcos (180)Flcos 1505 J。丙圖中力F做正

7、功，WFlcos 305 J。丁圖中力F做正功，WFl10 J。答案見解析針對訓(xùn)練1 一人乘電梯從1樓到20樓，在此過程中經(jīng)歷了先加速、后勻速、再減速的運(yùn)動(dòng)過程，則電梯支持力對人做功情況是()A加速時(shí)做正功，勻速時(shí)不做功，減速時(shí)做負(fù)功B加速時(shí)做正功，勻速和減速時(shí)做負(fù)功C加速和勻速時(shí)做正功，減速時(shí)做負(fù)功D始終做正功解析要判斷功的正負(fù)，可根據(jù)公式WFlcos 中力和位移的夾角來判斷。在加速、勻速、減速的過程中，支持力與人的位移方向始終相同，所以支持力始終對人做正功，故D對。答案D總功的兩種求解思路要點(diǎn)歸納(1)先確定物體所受的合力，再根據(jù)公式W合F合lcos 求解合力的功。該方法適用于物體的合力不

8、變的情況，常見的是發(fā)生位移l過程中，物體所受的各力均沒有發(fā)生變化。求解流程：(2)先根據(jù)WFlcos ，求出每個(gè)分力做的功W1、W2Wn，再根據(jù)W合W1W2Wn，求解合力的功，即合力做的功等于各個(gè)分力做功的代數(shù)和。該方法的適用范圍更廣，求解流程：精典示例例2 如圖5所示，質(zhì)量為m2 kg的物體靜止在水平地面上，受到與水平地面夾角為37、大小F10 N的拉力作用，物體移動(dòng)了l2 m，物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.3，sin 370.6，cos 370.8，g取10 m/s2。求：圖5(1)拉力F所做的功W1；(2)摩擦力Ff所做的功W2；(3)重力G所做的功W3；(4)彈力FN所做的功W4；(5)

9、合力F合所做的功W。解析(1)對物體進(jìn)行受力分析，如圖所示。W1Flcos 1020.8 J16 J(2)FNGFsin 20 N100.6 N14 NFfFN0.314 N4.2 NW2Ff lcos 1804.22 J8.4 J(3)W3Glcos 900(4)W4FNlcos 900(5)WW1W2W3W47.6 J也可由合力求總功F合Fcos Ff100.8 N4.2 N3.8 NF合與l方向相同，所以WF合l3.82 J7.6 J答案(1)16 J(2)8.4 J(3)0(4)0(5)7.6 J兩種求合力做功方法的選取原則(1)如果物體處于平衡狀態(tài)或某一方向受力平衡時(shí)(合力為零)，或

10、者物體在某一方向上做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)(合力等于ma)，用先求合力再求功的方法更簡便。(2)如果已知物體在運(yùn)動(dòng)過程中受力變化，所受的力中有的不做功，有的做功且方便求得該力的功(如重力的功)時(shí)，應(yīng)選擇W合W1W2針對訓(xùn)練2 一物體置于光滑水平面上，受互相垂直的水平力F1、F2作用，如圖6所示，經(jīng)一段位移后，F(xiàn)1做功為6 J，克服F2做功為8 J，則F1、F2的合力做功為()圖6A14 J B10 JC2 J D2 J答案 C1(對功的理解)(2017莆田高一檢測)如圖7示，用同樣的力F拉同一物體，在甲(光滑水平面)、乙(粗糙水平面)、丙(光滑斜面)、丁(粗糙斜面)圖中通過同樣的距離，則拉力F的做功

11、情況是()圖7A甲中做功最少 B丁中做功最多C做功一樣多 D無法比較答案C2.(功的計(jì)算)(2017西安高一檢測)(多選)如圖8所示，一個(gè)物體放在水平面上，在跟豎直方向成角的斜向下的推力F的作用下沿平面向右移動(dòng)了距離s，若物體的質(zhì)量為m，物體與地面之間的摩擦力大小為Ff，則在此過程中()圖8A摩擦力做的功為Ff sB力F做的功為Fscos C合力F合做的功為Fssin Ff sD重力做的功為mgs解析物體與地面之間的摩擦力大小為Ff，物體的位移的大小為s，由功的公式可得WFf s，所以選項(xiàng)A正確；力F與豎直方向成角，所以在水平方向的分力為Fsin ，故F做的功為Fssin ，所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤；物

12、體所受合力F合Fsin Ff，故合力做的功W合(Fsin Ff)sFssin Ff s，選項(xiàng)C正確；重力在豎直方向上，物體在豎直方向的位移是0，所以重力的功為0，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案AC3(變力做功)如圖9所示，一根繩子繞過高4 m的滑輪(大小、摩擦均不計(jì))，繩的一端拴一質(zhì)量為10 kg的物體m，另一側(cè)沿豎直方向的繩被人拉住。若人拉住繩子前進(jìn)3 m，使物體勻速上升，g取10 m/s2。則人拉繩所做的功為()圖9A500 J B300 JC100 J D50 J解析拉力是變力，但拉力做的功等于物體克服重力做的功，所以求拉力做的功可以轉(zhuǎn)化為求重力做的功。物體上升的位移hm4 m1 m，重力做的功Wmg

13、h10101 J100 J，所以人拉繩所做的功WW100 J，故選C。答案C4(正、負(fù)功的判斷)(多選)質(zhì)量為m的物體，靜止在傾角為的斜面上，斜面沿水平方向向右勻速移動(dòng)了距離x，如圖10所示。物體相對斜面靜止，則下列說法正確的是()圖10A重力對物體m做正功B合力對物體m做功為零C摩擦力對物體m做負(fù)功D支持力對物體m做正功解析物體的受力和移動(dòng)的位移如圖所示。重力與位移垂直，故重力不做功，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；摩擦力Ff與位移x的夾角大于90，故摩擦力做負(fù)功，C選項(xiàng)正確；支持力FN與位移x的夾角90，故支持力做正功，D選項(xiàng)正確；物體做勻速運(yùn)動(dòng)，所受合力為零，合力不做功，故B選項(xiàng)正確。答案BCD5.(作用力

14、和反作用力做的功)如圖11所示，木塊靜止在光滑的水平面上，一子彈沿水平方向射入木塊并留在其中。在此過程中，子彈鉆入木塊的深度為d，木塊的位移為l，木塊對子彈的阻力大小為F。則木塊對子彈的阻力做的功為_，子彈對木塊的作用力做的功為_。圖11解析對子彈受力分析可知，子彈受到木塊對它的作用力F，其方向與子彈發(fā)生的位移方向相反，子彈發(fā)生的位移大小是ld，方向與木塊(子彈)運(yùn)動(dòng)方向相同。所以木塊對子彈的阻力做的功W1F(ld)cos 180F(ld)。由牛頓第三定律可知，子彈對木塊的反作用力大小也等于F，其方向與木塊發(fā)生的位移l方向相同，故子彈對木塊的作用力做的功WFlcos 0Fl。答案F(ld)Fl

15、基礎(chǔ)過關(guān)1(多選)(2017南安高一檢測)關(guān)于力對物體做功，下列說法正確的是()A木塊在水平桌面上滑動(dòng)，支持力對木塊不做功B起重機(jī)向上吊起貨物時(shí)，吊繩的拉力對貨物做正功C把一個(gè)小球向上豎直拋出，在小球上升的過程中，重力對小球做負(fù)功D摩擦力總是對物體做負(fù)功答案ABC2(2017定西高一檢測)大小相等的水平拉力分別作用于原來靜止、質(zhì)量分別為M1和M2的物體上，使A沿光滑水平面運(yùn)動(dòng)了L，使B沿粗糙水平面運(yùn)動(dòng)了相同的位移，則拉力F對A、B做的功W1和W2相比較()AW1W2 BW1W2CW1W2 D無法比較解析兩種情況下拉力相同，位移相同，拉力與位移同向，所以做功一樣多，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。答案

16、C3以一定速度豎直上拋一個(gè)小球，小球上升的最大高度為h，空氣阻力的大小恒為f，則從拋出至落回到原出發(fā)點(diǎn)的過程中，空氣阻力對小球做的功為()A0 Bf hC2f h D4f h解析上升階段，空氣阻力做功W1f h。下落階段空氣阻力做功W2f h，整個(gè)過程中空氣阻力做功WW1W22f h，故C選項(xiàng)正確。答案C4如圖1所示，質(zhì)量為m的物體P放在光滑的傾角為的直角劈上，同時(shí)用力F向右推劈，使P與劈保持相對靜止，在前進(jìn)了水平位移s的過程中，劈對P做的功為()圖1AFs B.mgssin Cmgscos Dmgstan 解析物體P與直角劈相對靜止，二者必定都向右加速運(yùn)動(dòng)，即物體P的合力方向水平向右，對物體

17、P進(jìn)行受力分析得直角劈對P的支持力FN，所以支持力做的功為WFNssin mgstan ，D正確。答案D5.有一根輕繩拴了一個(gè)物體，如圖2所示，若整體以加速度a向下做減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，作用在物體上的各力做功的情況是()圖2A重力做正功，拉力做負(fù)功，合力做負(fù)功B重力做正功，拉力做負(fù)功，合力做正功C重力做正功，拉力做正功，合力做正功D重力做負(fù)功，拉力做負(fù)功，合力做正功解析重力與位移同向，做正功，拉力與位移反向，做負(fù)功，由于做減速運(yùn)動(dòng)，所以物體所受合力方向向上，與位移反向，做負(fù)功。答案A6質(zhì)量m50 kg的滑雪運(yùn)動(dòng)員從高度h30 m的坡頂由靜止下滑，斜坡的傾角37，滑雪板與雪面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.1。運(yùn)動(dòng)

18、員滑至坡底的過程中，求：圖3(1)滑雪運(yùn)動(dòng)員所受的重力對他做的功；(2)各力對運(yùn)動(dòng)員做的總功是多少？(g取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8，裝備質(zhì)量不計(jì))解析(1)重力做的功WGmgh501030 J1.5104 J(2)運(yùn)動(dòng)員所受合力：F合mgsin 37mgcos 37260 N方向沿斜坡向下，沿合力方向位移s50 m合力做的功W合F合s26050 J1.3104 J答案(1)1.5104 J(2)1.3104 J能力提升7.(2017邯鄲高一檢測)人站在超市自動(dòng)扶梯的斜面上，與扶梯一起沿斜面勻速上升。在這個(gè)過程中，人腳所受的靜摩擦力()圖4A等于零，對人不做功B沿斜

19、面向上，對人不做功C沿斜面向上，對人做負(fù)功D沿斜面向上，對人做正功解析對人受力分析，人受到的靜摩擦力沿斜面向上，位移沿斜面向上，故靜摩擦力做正功，故D正確。答案D8(2017全國卷，14)如圖5，一光滑大圓環(huán)固定在桌面上，環(huán)面位于豎直平面內(nèi)，在大圓環(huán)上套著一個(gè)小環(huán)，小環(huán)由大圓環(huán)的最高點(diǎn)從靜止開始下滑，在小環(huán)下滑的過程中，大圓環(huán)對它的作用力()圖5A一直不做功 B一直做正功C始終指向大圓環(huán)圓心 D始終背離大圓環(huán)圓心解析因?yàn)榇髨A環(huán)光滑，所以大圓環(huán)對小環(huán)的作用力只有彈力，且彈力的方向總是沿半徑方向，與速度方向垂直，故大圓環(huán)對小環(huán)的作用力一直不做功，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；開始時(shí)大圓環(huán)對小環(huán)的作用力背離圓

20、心，最后指向圓心，故選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。答案A9(多選)(2017成都高一檢測)如圖6所示，在皮帶傳送裝置中，皮帶把物體P勻速送到皮帶頂端，在這個(gè)過程中，下列說法中正確的是()圖6A摩擦力對物體P做正功B物體P克服摩擦力做功C皮帶克服摩擦力做功D摩擦力對皮帶不做功解析物體相對于傳送帶有向下運(yùn)動(dòng)的趨勢，故受斜向上的靜摩擦力，摩擦力的方向與物體運(yùn)動(dòng)方向相同，故摩擦力對P做正功，A正確，B錯(cuò)誤；物體受斜向上的靜摩擦力，根據(jù)牛頓第三定律，物體對傳送帶的摩擦力斜向下，而傳送帶向上運(yùn)動(dòng)，故摩擦力對傳送帶做負(fù)功，故C正確，D錯(cuò)誤。答案AC10.(2017信陽高一檢測)如圖7所示，一物體(可視為質(zhì)點(diǎn))以一定的速度

21、沿水平面由A點(diǎn)滑到B點(diǎn)，摩擦力做功W1；若該物體從A沿兩斜面滑到B(此過程物體始終不會(huì)離開斜面)，摩擦力做的總功為W2，若物體與各接觸面的動(dòng)摩擦因數(shù)均相同，則()圖7AW1W2 BW1W2CW1W2 D不能確定W1、W2的大小關(guān)系解析設(shè)A、B間距離為L，則由A滑到B點(diǎn)，摩擦力做的功W1mgL，由A滑到B摩擦力做的功為W2mgcos s上mgcos s下mgL，故W1W2，由此可知選項(xiàng)A正確，B、C、D錯(cuò)誤。答案A11一滑塊在水平地面上沿直線滑行，t0時(shí)，其速度為1 m/s。從此刻開始在滑塊運(yùn)動(dòng)方向上再施加一水平作用力F，力F和滑塊的速度v隨時(shí)間的變化規(guī)律分別如圖8甲和乙所示。設(shè)在第1 s內(nèi)、第2 s內(nèi)、第3 s內(nèi)力F對滑塊做的功分別為W1、W2、W3，則以下關(guān)系式正確的是()圖8AW1W2W3 BW1W2W3CW1W3W2 DW1W2W3解析由于v-t圖象與坐標(biāo)軸所圍面積大小等于滑塊某時(shí)間段的位移，由圖乙