2020年高中物理人教版必修2课件：7.1-7.2 追寻守恒量——能量 功(共34张PPT)
文档属性
| 名称 | 2020年高中物理人教版必修2课件：7.1-7.2 追寻守恒量——能量 功(共34张PPT) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 3.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-04-15 06:45:23 | ||
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文档简介
(共34张PPT)
第七章 机械能守恒定律
1.追寻守恒量——能量 2.功
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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,hA=hB,如图所示。小球运动中守恒的量叫能量。
2.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,小球的动能和势能可相互转化。
填一填
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二、功
1.定义:物体在力的作用下能量发生了变化,那么这个力一定对物体做了功。
2.做功的两个不可缺少的因素:①力;②在力的方向上发生的位移。
3.功的公式:
(1)力F与位移l同向时:W=Fl。
(2)力F与位移l有夹角α时:W=Flcos α。?
4.单位:国际单位制中,功的单位是焦耳,简称焦,符号是J。
填一填
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三、正功、负功
1.恒力做功的情形
由公式W=Flcos α可知,力对物体做正功还是做负功,由F的方向与位移l的方向间的夹角α决定,具体情况见下表:
填一填
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2.物体做曲线运动的情形
看力F的方向与速度v的方向间的夹角α,若α为锐角则做正功,若α为直角则不做功,若α为钝角则做负功。
四、总功的计算
当物体在几个力的共同作用下发生一段位移时,这几个力对物体所做的总功等于各个分力分别对物体所做功的代数和,或几个力的合力对物体所做的功。
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(多选)下列说法正确的是( )
A.-10 J的功小于+5 J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
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B、C正确。
答案：BC
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
探究三
对功的理解?
下面三种情景中,人是否对物体做功?
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
探究三
1.做的功的两个必要因素
(1)物体受到力的作用。
(2)物体在力的方向上有位移。
如图甲所示,举重运动员举着杠铃不动时,杠铃没有发生位移,举杠铃的力对杠铃没有做功。
如图乙所示,足球在水平地面上滚动时,重力对球做的功为零。
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
探究三
功是力在空间上的积累效应,它总是与一个具体的过程相联系,因此,功是一个过程量。同时功与具体的某一个力或某几个力对应,学习时要注意是哪一个力或哪几个力的功,以及所对应的过程。
2.对公式W=Flcos α的理解
对公式W=Flcos α可以有两种理解:一种是力F在位移l方向上的分力Fcos α与位移l的乘积;另一种是力F与在力F方向上的位移lcos α的乘积。
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
探究三
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
探究三
【例题1下列关于做功的说法正确的是( )
A.凡是受力作用的物体,一定有力对物体做功
B.凡是发生了位移的物体,一定有力对物体做功
C.只要物体受力的同时又有位移发生,则一定有力对物体做功
D.只要物体受力,又在力的方向上发生了位移,则一定有力对物体做功
解析：力和在力的方向上的位移是做功的两个不可缺少的因素,故只有选项D正确。
答案：D
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
探究三
探究一
探究二
探究三
问题导引
名师精讲
典例剖析
对正功和负功的理解?
(1)如图甲所示,前面的人向前拉车,后面的人向后拉车,两个人分别对车做了什么功呢?
(2)如图乙所示,推出的铅球在空中运动的过程中,重力对铅球的做功情况如何?
探究一
探究二
探究三
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
探究三
问题导引
名师精讲
典例剖析
1.功是标量
(1)功是标量,只有量值,没有方向。功的正、负并不表示功的方向,而且也不是数量上的正与负。我们既不能说“正功与负功的方向相反”,也不能说“正功大于负功”,它们仅表示相反的做功效果。
(2)一个力对物体做负功,往往说成物体克服这个力做功。
2.判断力是否做功及做功正负的方法
(1)看力F的方向与位移l的方向间的夹角α——常用于恒力做功的情形。
(2)看力F的方向与速度v的方向间的夹角α——常用于曲线运动的情形。
若α为锐角则做正功,若α为直角则不做功,若α为钝角则做负功。
探究一
探究二
探究三
问题导引
名师精讲
典例剖析
3.正功、负功的物理意义
功的正负由力和位移之间的夹角决定,所以功的正负不表示方向,而只能说明做功的力对物体来说是动力还是阻力。
探究一
探究二
探究三
问题导引
名师精讲
典例剖析
【例题2】 (多选)如图所示,人站在自动扶梯上不动,随扶梯向上匀速运动,下列说法中正确的是( )
A.重力对人做负功
B.摩擦力对人做正功
C.支持力对人做正功
D.合力对人做功为零
解析：人随电梯向上匀速运动时只受重力和竖直向上的支持力。重力与速度方向的夹角大于90°,所以重力做负功;支持力方向与速度方向间的夹角小于90°,支持力做正功;人受的合力为零,所以合力做功为零,选项A、C、D正确,B错误。
答案：ACD
探究一
探究二
探究三
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
探究三
问题导引
名师精讲
典例剖析
变式训练1 一人乘电梯从1楼到20楼,在此过程中经历了先加速,后匀速,再减速的运动过程,则电梯对人的支持力的做功情况是( )?
A.加速时做正功,匀速时不做功,减速时做负功
B.加速时做正功,匀速和减速时做负功
C.加速和匀速时做正功,减速时做负功
D.始终做正功
解析：在加速、匀速、减速的过程中,支持力与人的位移方向始终相同,所以支持力始终对人做正功,故D正确。
答案：D
探究一
探究二
探究三
问题导引
名师精讲
典例剖析
总功及其求解思路?
羽毛球击出后,在落地的过程中,重力对它做了2 J的功,风力对它做了1 J的功,有的同学认为,根据平行四边形定则,重力和风力一共对羽毛球做的总功是 J,是这样吗?
探究一
探究二
探究三
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
探究三
问题导引
名师精讲
典例剖析
物体受到多个外力作用时,计算合外力的功,要考虑各个外力共同做功产生的效果,一般有如下两种方法:
1.先由力的合成与分解法或根据牛顿第二定律求出合力F合,然后由W=F合lcos α计算。
2.由W=Flcos α计算各个力对物体做的功W1、W2、…、Wn,然后将各个外力所做的功求代数和,即W合=W1+W2+…+Wn。
探究一
探究二
探究三
问题导引
名师精讲
典例剖析
【例题3】如图所示,一个质量 m=2 kg的物体,受到与水平方向成37°角斜向上的拉力F1,F1=10 N,在水平地面上移动的位移 l=2 m,物体与地面间的滑动摩擦力F2=4.2 N,求外力对物体所做的总功。
点拨求解该题一般有如下两种思路:
(1)分析受力与运动 求出各力做的功 求出合力做的功
(2)分析受力与运动 求出合力 求出合力做的功
探究一
探究二
探究三
问题导引
名师精讲
典例剖析
解析：解法1:拉力F1对物体所做的功为
W1=F1lcos 37°=10×2×0.8 J=16 J
摩擦力F2对物体所做的功为
W2=F2lcos 180°=4.2×2×(-1) J=-8.4 J
外力对物体所做的总功W等于W1和W2的代数和,
所以W=W1+W2=7.6 J。
解法2:物体受到的合力为
F合=F1cos 37°-F2=10×0.8 N-4.2 N=3.8 N
所以W=F合l=3.8×2 J=7.6 J。
答案：7.6 J
探究一
探究二
探究三
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
探究三
问题导引
名师精讲
典例剖析
变式训练2 如图所示,质量为m的物体静止在倾角为θ的斜面上,物体与斜面间的动摩擦因数为μ。现使斜面水平向左匀速移动距离l。该过程中,斜面对物体做的功、各力对物体做的总功分别是( )?
A.-mglsin θcos θ;0
B.0;0
C.0;mglsin θcos θ
D.-mglsin θcos θ;mglsin θcos θ
探究一
探究二
探究三
问题导引
名师精讲
典例剖析
解析：根据物体的平衡条件,可得Ff=mgsin θ,FN=mgcos θ。各力的功分别为WFf=Ff·lcos(180°-θ)=-mglsin θ·cos θ;WFN=FN·lcos(90°-θ)=mglcos θ·sin θ;WG=mglcos 90°=0;斜面对物体做的功为斜面对物体施的力做功的代数和W斜=WFf+WFN=0。各个力对物体所做的总功等于各力做功的代数和,即W总=WFf+WFN+WG=0,故选项B正确。
答案：B
1 2 3 4 5
1.伽利略的斜面实验反映了一个重要的事实:如果空气阻力和摩擦力小到可以忽略,小球必将准确地终止于同它开始点相同高度的点,决不会更高一点,也不会更低一点。这说明,小球在运动过程中有一个“东西”是不变的,这个“东西”应是( )
A.弹力 B.势能
C.速度 D.能量
解析：小球在运动的过程中,速度、高度和动能都在不断地变化,只有能量是守恒的。
答案：D
1 2 3 4 5
2.如图所示的四幅图是小新提包回家的情景,小新对提包的拉力没有做功的是( )
A.人将包从地上提起来 B.人提着包,站在匀速行驶的车上
C.人提着包,乘升降电梯上楼 D.人提着包上楼
解析：据功的概念及功的两个因素可知,只有同时满足力及在力的方向上有位移两个条件时,力对物体才做功,故人将包从地上提起来、乘升降电梯上楼和提着包上楼人对包做了功。
答案：B
1 2 3 4 5
3.如图所示,两物体与水平面间的动摩擦因数相同,它们的质量相等,在图甲中用力F1拉物体,在图乙中用力F2推物体,两种情况下两物体都做匀速直线运动,经相同的位移,则F1和F2对物体所做的功W1和W2的关系为( )
A.W1=W2 B.W1>W2
C.W1答案：C
1 2 3 4 5
4.如图所示,两个互相垂直的力F1和F2作用在同一物体上,使物体沿虚线方向运动,在通过一段位移的过程中,F1对物体做功4 J,F2对物体做功3 J,则F1和F2的合力对物体做的功为( )
A.5 J B.7 J C.1 J D.3.5 J
解析：功是标量,求合力的功用两个功的代数和而不是根据平行四边形定则求解。故W合=W1+W2=7 J,选项B正确。
答案：B
1 2 3 4 5
5.(选做题)如图所示,质量为20 kg的小孩坐在雪橇上,现用一个与水平方向成α=37°、大小为60 N的力F拉着雪橇沿水平地面从静止开始以a=0.5 m/s2的加速度做匀加速直线运动,已知雪橇的质量为20 kg,求2 s内雪橇
上各力做的功,合力做的功是多少?
解析：2 s内雪橇的位移l= at2=1 m
重力做功为零,支持力做功为零
拉力F做功WF=Flcos α=60×1×0.8 J=48 J
雪橇所受合力为F合=ma=40×0.5 N=20 N
合外力对物体做的功W合=F合l=20×1 J=20 J
摩擦力做的功WFf=W合-WF=20 J-48 J=-28 J。
答案：重力做功为零,支持力做功为零,拉力做功48 J,摩擦力做功-28 J,合力做功20 J
第七章 机械能守恒定律
1.追寻守恒量——能量 2.功
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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,hA=hB,如图所示。小球运动中守恒的量叫能量。
2.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,小球的动能和势能可相互转化。
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二、功
1.定义:物体在力的作用下能量发生了变化,那么这个力一定对物体做了功。
2.做功的两个不可缺少的因素:①力;②在力的方向上发生的位移。
3.功的公式:
(1)力F与位移l同向时:W=Fl。
(2)力F与位移l有夹角α时:W=Flcos α。?
4.单位:国际单位制中,功的单位是焦耳,简称焦,符号是J。
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三、正功、负功
1.恒力做功的情形
由公式W=Flcos α可知,力对物体做正功还是做负功,由F的方向与位移l的方向间的夹角α决定,具体情况见下表:
填一填
练一练
2.物体做曲线运动的情形
看力F的方向与速度v的方向间的夹角α,若α为锐角则做正功,若α为直角则不做功,若α为钝角则做负功。
四、总功的计算
当物体在几个力的共同作用下发生一段位移时,这几个力对物体所做的总功等于各个分力分别对物体所做功的代数和,或几个力的合力对物体所做的功。
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练一练
(多选)下列说法正确的是( )
A.-10 J的功小于+5 J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
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B、C正确。
答案：BC
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
探究三
对功的理解?
下面三种情景中,人是否对物体做功?
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
探究三
1.做的功的两个必要因素
(1)物体受到力的作用。
(2)物体在力的方向上有位移。
如图甲所示,举重运动员举着杠铃不动时,杠铃没有发生位移,举杠铃的力对杠铃没有做功。
如图乙所示,足球在水平地面上滚动时,重力对球做的功为零。
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
探究三
功是力在空间上的积累效应,它总是与一个具体的过程相联系,因此,功是一个过程量。同时功与具体的某一个力或某几个力对应,学习时要注意是哪一个力或哪几个力的功,以及所对应的过程。
2.对公式W=Flcos α的理解
对公式W=Flcos α可以有两种理解:一种是力F在位移l方向上的分力Fcos α与位移l的乘积;另一种是力F与在力F方向上的位移lcos α的乘积。
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
探究三
问题导引
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典例剖析
探究一
探究二
探究三
【例题1下列关于做功的说法正确的是( )
A.凡是受力作用的物体,一定有力对物体做功
B.凡是发生了位移的物体,一定有力对物体做功
C.只要物体受力的同时又有位移发生,则一定有力对物体做功
D.只要物体受力,又在力的方向上发生了位移,则一定有力对物体做功
解析：力和在力的方向上的位移是做功的两个不可缺少的因素,故只有选项D正确。
答案：D
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探究一
探究二
探究三
探究一
探究二
探究三
问题导引
名师精讲
典例剖析
对正功和负功的理解?
(1)如图甲所示,前面的人向前拉车,后面的人向后拉车,两个人分别对车做了什么功呢?
(2)如图乙所示,推出的铅球在空中运动的过程中,重力对铅球的做功情况如何?
探究一
探究二
探究三
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
探究三
问题导引
名师精讲
典例剖析
1.功是标量
(1)功是标量,只有量值,没有方向。功的正、负并不表示功的方向,而且也不是数量上的正与负。我们既不能说“正功与负功的方向相反”,也不能说“正功大于负功”,它们仅表示相反的做功效果。
(2)一个力对物体做负功,往往说成物体克服这个力做功。
2.判断力是否做功及做功正负的方法
(1)看力F的方向与位移l的方向间的夹角α——常用于恒力做功的情形。
(2)看力F的方向与速度v的方向间的夹角α——常用于曲线运动的情形。
若α为锐角则做正功,若α为直角则不做功,若α为钝角则做负功。
探究一
探究二
探究三
问题导引
名师精讲
典例剖析
3.正功、负功的物理意义
功的正负由力和位移之间的夹角决定,所以功的正负不表示方向,而只能说明做功的力对物体来说是动力还是阻力。
探究一
探究二
探究三
问题导引
名师精讲
典例剖析
【例题2】 (多选)如图所示,人站在自动扶梯上不动,随扶梯向上匀速运动,下列说法中正确的是( )
A.重力对人做负功
B.摩擦力对人做正功
C.支持力对人做正功
D.合力对人做功为零
解析：人随电梯向上匀速运动时只受重力和竖直向上的支持力。重力与速度方向的夹角大于90°,所以重力做负功;支持力方向与速度方向间的夹角小于90°,支持力做正功;人受的合力为零,所以合力做功为零,选项A、C、D正确,B错误。
答案：ACD
探究一
探究二
探究三
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
探究三
问题导引
名师精讲
典例剖析
变式训练1 一人乘电梯从1楼到20楼,在此过程中经历了先加速,后匀速,再减速的运动过程,则电梯对人的支持力的做功情况是( )?
A.加速时做正功,匀速时不做功,减速时做负功
B.加速时做正功,匀速和减速时做负功
C.加速和匀速时做正功,减速时做负功
D.始终做正功
解析：在加速、匀速、减速的过程中,支持力与人的位移方向始终相同,所以支持力始终对人做正功,故D正确。
答案：D
探究一
探究二
探究三
问题导引
名师精讲
典例剖析
总功及其求解思路?
羽毛球击出后,在落地的过程中,重力对它做了2 J的功,风力对它做了1 J的功,有的同学认为,根据平行四边形定则,重力和风力一共对羽毛球做的总功是 J,是这样吗?
探究一
探究二
探究三
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
探究三
问题导引
名师精讲
典例剖析
物体受到多个外力作用时,计算合外力的功,要考虑各个外力共同做功产生的效果,一般有如下两种方法:
1.先由力的合成与分解法或根据牛顿第二定律求出合力F合,然后由W=F合lcos α计算。
2.由W=Flcos α计算各个力对物体做的功W1、W2、…、Wn,然后将各个外力所做的功求代数和,即W合=W1+W2+…+Wn。
探究一
探究二
探究三
问题导引
名师精讲
典例剖析
【例题3】如图所示,一个质量 m=2 kg的物体,受到与水平方向成37°角斜向上的拉力F1,F1=10 N,在水平地面上移动的位移 l=2 m,物体与地面间的滑动摩擦力F2=4.2 N,求外力对物体所做的总功。
点拨求解该题一般有如下两种思路:
(1)分析受力与运动 求出各力做的功 求出合力做的功
(2)分析受力与运动 求出合力 求出合力做的功
探究一
探究二
探究三
问题导引
名师精讲
典例剖析
解析：解法1:拉力F1对物体所做的功为
W1=F1lcos 37°=10×2×0.8 J=16 J
摩擦力F2对物体所做的功为
W2=F2lcos 180°=4.2×2×(-1) J=-8.4 J
外力对物体所做的总功W等于W1和W2的代数和,
所以W=W1+W2=7.6 J。
解法2:物体受到的合力为
F合=F1cos 37°-F2=10×0.8 N-4.2 N=3.8 N
所以W=F合l=3.8×2 J=7.6 J。
答案：7.6 J
探究一
探究二
探究三
问题导引
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
探究三
问题导引
名师精讲
典例剖析
变式训练2 如图所示,质量为m的物体静止在倾角为θ的斜面上,物体与斜面间的动摩擦因数为μ。现使斜面水平向左匀速移动距离l。该过程中,斜面对物体做的功、各力对物体做的总功分别是( )?
A.-mglsin θcos θ;0
B.0;0
C.0;mglsin θcos θ
D.-mglsin θcos θ;mglsin θcos θ
探究一
探究二
探究三
问题导引
名师精讲
典例剖析
解析：根据物体的平衡条件,可得Ff=mgsin θ,FN=mgcos θ。各力的功分别为WFf=Ff·lcos(180°-θ)=-mglsin θ·cos θ;WFN=FN·lcos(90°-θ)=mglcos θ·sin θ;WG=mglcos 90°=0;斜面对物体做的功为斜面对物体施的力做功的代数和W斜=WFf+WFN=0。各个力对物体所做的总功等于各力做功的代数和,即W总=WFf+WFN+WG=0,故选项B正确。
答案：B
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1.伽利略的斜面实验反映了一个重要的事实:如果空气阻力和摩擦力小到可以忽略,小球必将准确地终止于同它开始点相同高度的点,决不会更高一点,也不会更低一点。这说明,小球在运动过程中有一个“东西”是不变的,这个“东西”应是( )
A.弹力 B.势能
C.速度 D.能量
解析：小球在运动的过程中,速度、高度和动能都在不断地变化,只有能量是守恒的。
答案：D
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2.如图所示的四幅图是小新提包回家的情景,小新对提包的拉力没有做功的是( )
A.人将包从地上提起来 B.人提着包,站在匀速行驶的车上
C.人提着包,乘升降电梯上楼 D.人提着包上楼
解析：据功的概念及功的两个因素可知,只有同时满足力及在力的方向上有位移两个条件时,力对物体才做功,故人将包从地上提起来、乘升降电梯上楼和提着包上楼人对包做了功。
答案：B
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3.如图所示,两物体与水平面间的动摩擦因数相同,它们的质量相等,在图甲中用力F1拉物体,在图乙中用力F2推物体,两种情况下两物体都做匀速直线运动,经相同的位移,则F1和F2对物体所做的功W1和W2的关系为( )
A.W1=W2 B.W1>W2
C.W1
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4.如图所示,两个互相垂直的力F1和F2作用在同一物体上,使物体沿虚线方向运动,在通过一段位移的过程中,F1对物体做功4 J,F2对物体做功3 J,则F1和F2的合力对物体做的功为( )
A.5 J B.7 J C.1 J D.3.5 J
解析：功是标量,求合力的功用两个功的代数和而不是根据平行四边形定则求解。故W合=W1+W2=7 J,选项B正确。
答案：B
1 2 3 4 5
5.(选做题)如图所示,质量为20 kg的小孩坐在雪橇上,现用一个与水平方向成α=37°、大小为60 N的力F拉着雪橇沿水平地面从静止开始以a=0.5 m/s2的加速度做匀加速直线运动,已知雪橇的质量为20 kg,求2 s内雪橇
上各力做的功,合力做的功是多少?
解析：2 s内雪橇的位移l= at2=1 m
重力做功为零,支持力做功为零
拉力F做功WF=Flcos α=60×1×0.8 J=48 J
雪橇所受合力为F合=ma=40×0.5 N=20 N
合外力对物体做的功W合=F合l=20×1 J=20 J
摩擦力做的功WFf=W合-WF=20 J-48 J=-28 J。
答案：重力做功为零,支持力做功为零,拉力做功48 J,摩擦力做功-28 J,合力做功20 J