2019高中物理 第七章 机械能守恒定律 1 追寻守恒量——能量 2 功学案 新人教版必修2.doc

11 1 追寻守恒量追寻守恒量能量能量 2 2 功功学习目标1.了解势能、动能的概念，领会寻找守恒量是科学研究的重要思想方法.2.理解功的概念，知道WFlcos的适用范围，会用功的公式进行计算.3.理解正、负功的概念，会根据公式计算多个力所做的总功.一、追寻守恒量能量1.伽利略的斜面实验探究如图 1 所示.图 1(1)过程：将小球由斜面A上某位置由静止释放，小球运动到斜面B上.(2)现象：小球在斜面B上速度变为 0(即到达最高点)时的高度与它出发时的高度相同.(3)结论：这一事实说明某个量是守恒的，在物理学上我们把这个量叫做能量或者能.2.动能和势能(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.二、功1.功的定义：一个物体受到力的作用，并在力的方向上发生了一段位移，这个力就对物体做了功.2.功的公式：WFlcos，其中F、l、分别为力的大小、位移的大小、力与位移方向的夹角.3.单位：国际单位制中，功的单位是焦耳，符号是 J.三、正功和负功1.力对物体做正功和负功的条件由WFlcos可知(1)当 00，力对物体做正功； 2(2)当W2B.W1WBB.WAWBC.WA<WBD.无法确定答案 B14解析 设斜面AD、BD与水平面CD所成夹角分别为、，根据功的公式，得WAmgcos·lADmglCD，WBmgcos·lBDmglCD，所以 B 正确.【考点】恒力做功的计算【题点】单个力做功的计算10.(多选)如图 5 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(物体始终未离开水平面)( )图 5A.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m 2答案 ABD解析 位移lat2t2，WFlcos 60°t2，当F2F时，1 21 2Fcos 60° mF2cos2 60° 2mW4W，当t2t时，W4W；当mm时，W2W；当0°时，W4W，1 2由此可知，C 错，A、B、D 对.【考点】恒力做功的计算【题点】单个力做功的计算11.(多选)一质量为m50kg 的滑雪运动员由某一高度无初速度沿直线下滑，经测量可知出发点距离底端的高度差为h30m，斜坡的倾角大小为30°，该运动员在下滑的过程中所受的摩擦力大小为Ff200N，重力加速度取g10m/s2.则( )A.合外力对运动员所做的功为 3000JB.摩擦力对运动员所做的功为 12000JC.重力对运动员所做的功为 15000JD.支持力对运动员所做的功为 15000J3答案 AC解析 由于滑雪运动员的高度下降了 30 m，则重力对滑雪运动员所做的功为WGmgh50×10×30 J15 000 J，C 正确；摩擦力对运动员所做的功为WfFf·200× J12 000 J，B 错误；由于支持力的方向与运动员的运动方向始h sin 30°30 1 215终垂直，则支持力对运动员所做的功为 0，D 错误；合外力对运动员所做的功为WWGWNWf15 000 J0 J12 000 J3 000 J，A 正确.【考点】恒力做功的计算【题点】合力做功或外力做功之和的计算二、非选择题12.(功的计算)(1)用起重机把质量为 200kg 的物体匀速提高了 5m，钢绳的拉力做了多少功？重力做了多少功？物体克服重力做了多少功？这些力的总功是多少？(取g10m/s2)(2)若(1)中物体匀加速上升，仍将物体提高了 5m，加速度a2m/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)1.0×104J 1.0×104J 1.0×104J 0(2)1.2×104J 2×103J解析 (1)物体匀速提升，由平衡条件：Fmg2.0×103N钢绳的拉力做功：WFFh2.0×103×5J1.0×104J重力做功：WGmgh2.0×103×5J1.0×104J物体克服重力做功 1.0×104J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Fmgma2400NWFFh2400×5J1.2×104J各力做的总功也等于合外力做的功W总mah2.0×103J.【考点】恒力做功的计算【题点】合力做功或外力做功之和的计算13.(功的计算)一物体放在水平地面上，如图 6 甲所示，已知物体所受水平拉力F随时间t的变化情况如图乙所示，物体相应的速度v随时间t的变化关系如图丙所示.求：图 6(1)06s 时间内物体的位移大小；(2)010s 时间内物体克服摩擦力所做的功.16答案 (1)6m (2)30J解析 (1)由题图丙可知 06s 时间内物体的位移为：x×3m6m.62 2(2)由题图丙可知，在 68s 时间内，物体做匀速运动，故摩擦力Ff2N.010s 时间内物体的总位移为：x×3m15m.861022物体克服摩擦力所做的功：W|Ffx|30J.【考点】恒力做功的计算【题点】合力做功或外力做功之和的计算14.(功的计算)如图 7 所示，用沿斜面向上、大小为 800N 的力F，将质量为 100kg 的物体沿倾角为37°的固定斜面由底端匀速地拉到顶端，斜面长L5m，物体与斜面间的动摩擦因数为 0.25.求这一过程中：(g取 10m/s2，sin37°0.6，cos37°0.8)图 7(1)物体的重力所做的功；(2)摩擦力所做的功；(3)物体所受各力的合力所做的功.答案 (1)3000J (2)1000J (3)0解析 物体受力情况如图所示(1)WGmgLsin3000J(2)FfFNmgcosWfFfLmgcos·L1000J(3)解法一 WFFL4000JWWFWGWf0解法二 物体做匀速运动，F合017故W0.【考点】恒力做功的计算【题点】合力做功或外力做功之和的计算