1.2 功和能 学案 (3)

1.2
功和能
学案
【学习目标】
1．知道在能量相互转化过程中，转化了的能量的多少，可以由做功的多少来确定。
2．知道做功的过程就是物体能量的转化过程。
3．知道功是能量转化的量度。
【学习重点】
1．理解做功的过程就是物体能量的转化过程是本节的重点。
2．理解功是能量转化的量度是本节的难点。
【问题探究】
1．使用任何机械都不能省功，为什么人们还要使用机械呢？
使用机械虽然不能省功，但却能获得其他好处。
（1）可以省力，换言之，可以由较小的力获得强大的力。人们可利用简单机械将整座楼移走，正是因为简单机械有这种作用。
（2）可以提高工作质量，省时间，有了圆规
( http: / / www.21cnjy.com )（属于轮轴）才可能画出很正规的圆；有了刀（斜面）、剪钳（杠杆）、扳手（轮轴），才能使我们很快地做好日常各种工作。
（3）可以让人们工作得方便，我们天天都要升国旗。试想，如果不用定滑轮，我们能简便地使国旗沿旗杆冉冉升起吗？
（4）使用机械可以改变动力地大小、方向和动
( http: / / www.21cnjy.com )力作用点移动地距离，使用机械还可以改变做功地快慢，使用机械还能比较方便地完成人们不便直接完成地工作等。
2．为什么说功是能量转化的量度？
做功的过程就是能量转化的过程，即如果物体在
( http: / / www.21cnjy.com )力的作用下能量发生了变化，那么这个力一定对物体种了功。实验证明，做了多少功，就有多少能量发生了转化，因此我们可以通过做多少功，判定有多少能量发生转化，也可以通过有多少能量发生转化，判定做多少功，所以说功是能量转化的量度。
注意：“功”是与“能量转化”相对应，而物体做多少功，并不表示物体就有多少能量。
【知识要点】
1.
功的原理
使用机械时人们所做的功，都
( http: / / www.21cnjy.com )等于不用机械而直接用手所做的功。使用任何机械都不能省功。这个结论叫机械功的原理，简称功的原理。这一原理对任何机械都能适用。
在考虑摩擦力和机械本身重力时，功的原理
( http: / / www.21cnjy.com )可以表述为使用任何机械时，动力对机械所做的功W总等于有用功W有用与额外功W额外之和，因此，功的原理可表示为W总＝W有用＋W额外
2．功和能
（1）能的概念：一个物体能够对外界
( http: / / www.21cnjy.com )做功，我们就说这个物体具有能量，简称能。各种物体都具有能，只是能有不同种的形式。我们已经学过，运动的物体具有动能，被举高的物体具有重力势能，被压缩的弹簧和发生弹性形变的物体具有弹性势能。我们人会对外界做功，同样具有能量——存储于体内地化学能。
（2）功和能的转化：做功的过程总是伴随着能量的改变
通过对这些现象及对应流程图的分
( http: / / www.21cnjy.com )析，可以发现任何做功的过程必然存在一种形式的能量增加时，有另一种形式能量的减少，这种增与减体现了这一过程中能量的转化，而这一转化正是通过做功的过程得以实现。并且，我们可以发现，做功越多，物体能量转化也越多。
【典型例题】
例1
下列哪个实例说明做功改变了系统的内能
A.用热水袋取暖
B.用双手摩擦给手取暖
C.把手放在火炉旁取暖
D.用嘴对手呵气给手取暖
解析：双手摩擦做功，使手的内能增加，感到暖和；A、C、D都是通过热传递来改变系统的内能。选项B正确。
答案：B
例2
质量为10kg的物体在拉力作用下运动，求下列各种情况下拉力做的功（g取10
m/s2）
（1）拉力沿水平方向，物体在动摩擦因素为0.25的水平地面匀速移动4m。
（2）拉力沿水平方向，物体在动摩擦因素为0.25的水平地面以2m/s2的加速度匀加速移动4m。
（3）用大小为50N的，与水平方向成37
0角的斜向上的拉力拉物体，使物体沿水平地面移动4m，物体与地面间的动摩擦素为0.25。
（4）物体在竖直方向上的拉力作用下，以2m/s2的加速度匀加速上升4m。
解（1）动摩擦力为：
拉力做功：
（2）动摩擦力为：
拉力：
F－f
＝ma
F＝
ma+f
＝45N
拉力做功：
W＝F×S＝45×4
J＝180N
（3）动摩擦力为：
拉力做功
（4）
拉力做功
【反思】
收获
疑问
【达标训练】
1．图6-52中容器A
B各有一个可以自由移
( http: / / www.21cnjy.com )动的轻活塞,活塞下面是水,上面是大气,大气压恒定,A
B的底部由带有阀门K的管道相连,整个装置与外界绝热,原先,A
中水面比B中的高,打开阀门,使A中的水逐渐向B中流,最后达到平衡,在这个过程中
A.大气压力对水做功,水的内能增加
B.水克服大气压力做功,水的内能减少
C.大气压力对水不做功,水的内能不变
D.大气压力对水不做功,水的内能增加
2．物体以60焦的初动能,
( http: / / www.21cnjy.com )从A点出发做竖直上抛运动,在它上升到某一高度时,动能损失了30焦,而机械能损失了10焦,则该物体在落回到A处的动能为(空气阻力大小恒定)
A.50焦
B.40焦
C.30焦
D.20焦
3．如图6-53所示,在光滑的水平面上,依次有质量为m,2m,3m,…10m的10个小
球,排成一条线,彼此间有
( http: / / www.21cnjy.com )一定的距离,开始时,后面的9个小球是静止的,第一个小球以初速度V
向着第二个小球碰去,结果它们先后粘合在一起向前运动,由于连续的碰撞,系统损失的机械能为_____________
4．一个圆柱形的竖直的井里存有一定质量
( http: / / www.21cnjy.com )的水，井的侧面和底部是密闭的。在井中固定地插着一根两端开口的薄壁圆管，管和井共轴，管下端未触及井底。在圆管内有一不漏气的活塞，它可沿圆管上下滑动。开始时，管内外水面相齐，且活塞恰好接触水面，如图6-54所示，现用卷扬机通过绳子对活塞施加一个向上的力F，使活塞缓慢向上移动。已知管筒半径r=0.100m，井的半径R=2r，水的密度ρ=1.00×103
kg/m3，大气压P0=1.00×105pa。求活塞上升H=9.00m的过程中拉力F所做的功。（井和管在水面以上及水面以下部分足够长，不计活塞质量，不计摩擦，重力加速度g=10m/s2。）
5．为了只用一跟弹簧和一把刻度尺测定某
( http: / / www.21cnjy.com )滑块与水平桌面间的动摩擦因数μ（设μ为定值），某同学经查阅资料知：一劲度系数为k的弹簧由伸长量为x至恢复原长过程中，弹力所做的功为1/2
kx2，于是他设计了下述实验：
第１步：如图6-55所示，将弹簧的
( http: / / www.21cnjy.com )一端固定在竖直墙上，弹簧处于原长时另一端在位置A。现使滑块紧靠弹簧将其压缩到位置B，松手后滑块在水平桌面上运动一段距离，到达位置C时停止；
第２步：将滑块挂在竖直放置的弹簧下，弹簧伸长后保持静止状态。
回答下列问题：
你认为，该同学应该用刻读尺直接测量的物理量是（写出名称并用符号表示）
用测得的物理量表示滑块与水平桌面间动摩擦因数的μ计算式：μ=
1．D
2．D
3．
27mv2
( http: / / www.21cnjy.com )/55
4．
1.65×104J
5．（1）原长L0
、压缩后长度L1、
、BC间距离S
、竖直悬挂时长度L2（2）u=(L0-L1)2/2(L2-L0)s
【反思】
收获
疑问
B
K
A
图6-52
F
图6-54
C
B
A
图6-55