2018-2019學(xué)年高中物理第1章功和功率第2節(jié)功和能學(xué)案魯科版必修2 .doc
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第2節(jié) 功和能 一、課前預(yù)習(xí): 1、機(jī)械功的原理:使用任何機(jī)械時(shí), 對(duì)機(jī)械所做的 總是等于機(jī)械 ,簡(jiǎn)稱為 ,公式 。 2、功的原理是機(jī)械的 ,是機(jī)械做功所遵循的 ,由此說明任何機(jī)械 。 3、能的概念:如果一個(gè)物體的能夠?qū)e的物體 ,我們就說這個(gè)物體具有能量。 4、能的轉(zhuǎn)化, 的過程就是能量轉(zhuǎn)化的過程,做了多少 ,就表示有多少 從一種形式 為另一種形式。所以說: 是能量變化的量度。 5、做功的機(jī)械是 、 的裝置,機(jī)械做功,只能將能量從 轉(zhuǎn)移到 ,或者將 轉(zhuǎn)化為 ,它不能 或者 。 二、典例分析: 例1 如圖所示,質(zhì)量為m的物體,受水平力F的作用,在粗糙的水平面上運(yùn)動(dòng),下列說法中正確的是( ) A.如果物體做加速直線運(yùn)動(dòng),F(xiàn)一定對(duì)物體做正功 B.如果物體做減速直線運(yùn)動(dòng),F(xiàn)一定對(duì)物體做負(fù)功 C.如果物體做勻速直線運(yùn)動(dòng),F(xiàn)也可能對(duì)物體做正功 D.如果物體做勻速直線運(yùn)動(dòng),F(xiàn)一定對(duì)物體做正功 分析:水平面粗糙,物體除受F外,還受摩擦力 作用, 的方向總是與物體運(yùn)動(dòng)方向相反 當(dāng)F的方向與物體運(yùn)動(dòng)方向相同,且 時(shí),物體作加速直線運(yùn)動(dòng),此時(shí)物體的位移與F方向一致,F(xiàn)作正功,故選A. 當(dāng)F的方向與物體運(yùn)動(dòng)速度方向相同,且 時(shí),物體作勻速直線運(yùn)動(dòng),此時(shí)物體的位移方向也和F方向一致,F(xiàn)作正功,故選D. 物體作減速直線運(yùn)動(dòng)的情況有兩種,其一、F和v方向一致,但 ,此種情況物體做正功;其二、F和v方向相反,即與 方向相同,此種情況F做負(fù)功故選C. 解:本題正確選項(xiàng)是ACD. 點(diǎn)評(píng):F做正功還是負(fù)功,要看F的方向與位移方向是相同還是相反,當(dāng)物體做加速或勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),F(xiàn)的方向一定與位移方向相同;當(dāng)物體做減速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)包括兩種情況,一種是力F方向與位移方向相反,即物體向左運(yùn)動(dòng),這樣力F做負(fù)功,另一種情況是力F方向與位移方向相同(此時(shí)F小于摩擦力),F(xiàn)做正功. 例2 用水平恒力F作用在質(zhì)量為M的物體上,使之在光滑的水平面上沿力的方向移動(dòng)距離s,恒力做功為 ,再用該恒力作用于質(zhì)量為m( )的物體上,使之在粗糙的水平面上移動(dòng)同樣距離s,恒力做功為 ,則兩次恒力做功的關(guān)系是( ) A. B. C. D.無(wú)法判斷 分析:在粗糙水平面上移動(dòng)一段距離,跟在光滑水平面上移動(dòng)的相同距離,對(duì)力F做功來說, 是相同的,即 。 解:正確選項(xiàng)為C. 點(diǎn)評(píng):求功時(shí),必須要明確哪個(gè)力在哪個(gè)過程中的功.根據(jù)功的定義,力F所做的功與F的大小及在F的方向上發(fā)生的位移大小的乘積有關(guān),與物體是否受其它力及物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)等其它因素均無(wú)關(guān).即力做功具有獨(dú)立性. 例3 如圖所示,拉力F使質(zhì)量為m的物體勻速地沿著長(zhǎng)為L(zhǎng)傾角為 的斜面的一端向上滑到另一端,物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 ,分別求作用在物體上各力對(duì)物體所作的功. 分析:選物體為研究對(duì)象,其受力為拉力F,重力mg,彈力 ,摩擦力 。 解:(1)拉力F對(duì)物體所做的功為 由于物體作勻速運(yùn)動(dòng),故 所以 即拉力F對(duì)物體做正功.此拉力F,一般稱為動(dòng)力或牽引力. ?。?)重力mg對(duì)物體所做的功為: 即重力對(duì)物體做負(fù)功,即亦物體克服重力所做的功為 。 (3)摩擦力對(duì)物體所做的功為 即摩擦力對(duì)物體做負(fù)功.也可以說是物體克服摩擦力做了功 ?。?)彈力 對(duì)物體所做的功為 即彈力對(duì)物體不做功. 點(diǎn)評(píng):講功必須分清是哪個(gè)力做的功,在解題時(shí)一定要注意題目中是求哪個(gè)力做的功,正確找出力F、位移s和夾角 的關(guān)系。 三、跟蹤練習(xí): 1. 如圖,一輕繩的一端系在固定粗糙斜面上的O點(diǎn),另一端系一小球.給小球一足夠大的初速度,使小球在斜面上做圓周運(yùn)動(dòng).在此過程中, O A.小球的機(jī)械能守恒 B.重力對(duì)小球不做功 C.繩的張力對(duì)小球不做功 D.在任何一段時(shí)間內(nèi),小球克服摩擦力所做的功總是等于小球動(dòng)能的減少 O /sm-1 F/N 6103 2103 2. 如圖是汽車牽引力F和車速倒數(shù)的關(guān)系圖像,若汽車質(zhì)量為2103kg,由靜止開始沿平直公路行駛,阻力恒定,最大車速為30m/s,則在車速為15m/s時(shí)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)功率為__________W;該汽車作勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為________s. 3. 據(jù)2008年2月18日北京新聞報(bào)導(dǎo):北京地鐵10號(hào)線進(jìn)行運(yùn)行試驗(yàn)。為節(jié)約能源,一車站站臺(tái)建得高些,車輛進(jìn)站時(shí)要上坡將動(dòng)能轉(zhuǎn)換為重力勢(shì)能,出站時(shí)要下坡將重力勢(shì)能換為動(dòng)能,如圖所示。已知坡長(zhǎng)為x,坡高為h,重力加速度為g,車輛的質(zhì)量為m,進(jìn)站車輛到達(dá)坡下A處時(shí)的速度為v0,此時(shí)切斷電動(dòng)機(jī)的電源。 (1)車輛在上坡過程中,若只受重力和軌道的支持力,求車輛“沖”到站臺(tái)上的速度多大? (2)實(shí)際上車輛上坡時(shí),還受到其它阻力作用,要使車輛能“沖”上站臺(tái),車輛克服其它阻力做的功最大為多少? h A 4.如圖所示,在距水平地面高為0.4m處,水平固定一根長(zhǎng)直光滑桿,在桿上P點(diǎn)固定一定滑輪,滑輪可繞水平軸無(wú)摩擦轉(zhuǎn)動(dòng),在P點(diǎn)的右邊,桿上套有一質(zhì)量m=2kg小球A。半徑R=0.3m的光滑半圓形細(xì)軌道,豎直地固定在地面上,其圓心O在P點(diǎn)的正下方,在軌道上套有一質(zhì)量也為m=2kg的小球B。用一條不可伸長(zhǎng)的柔軟細(xì)繩,通過定滑輪將兩小球連接起來。桿和半圓形軌道在同一豎直面內(nèi),兩小球均可看作質(zhì)點(diǎn),且不計(jì)滑輪大小的影響,g取10m/s2?,F(xiàn)給小球A一個(gè)水平向右的恒力F=55N。求: (1)把小球B從地面拉到P點(diǎn)正下方C點(diǎn)過程中,力F做的功; (2)小球B運(yùn)動(dòng)到C處時(shí)的速度大小; B A P O F (3)小球B被拉到離地多高時(shí)與小球A速度大小相等。 5、 如圖所示,一個(gè)質(zhì)量為m的木塊,放在傾角為 的斜面體上,當(dāng)斜面與木塊保持相對(duì)靜止沿水平方向向右勻速移動(dòng)距離s的過程中,作用在木塊上的各個(gè)力分別做功多少?合力的功是多少? 6 如圖所示,木塊A放在木塊B的左上端,用恒力F將A拉至B的右端.第一次將B固定在地面上,F(xiàn)做的功為 ;第二次讓B可以在光滑的地面上自由滑動(dòng),F(xiàn)做的功為 .比較兩次做功,應(yīng)有 A. B. C. D.無(wú)法比較. 7、火車在運(yùn)行中保持額定功率2500kW,火車的總質(zhì)量是1000t,所受阻力恒定為 N。求: (1)火車的加速度是 時(shí),速度是多大? ?。?)火車的速度是12m/s時(shí),加速度是多少? ?。?)火車的最大速度是多少? 參考答案 一、課前預(yù)習(xí): 參考答案:1、動(dòng)力、功、克服阻力所做的功、功的原理、W輸入=W輸出+W損失 2、基本原理、基本規(guī)律、都不能省功3、做功 4做功、功、能、轉(zhuǎn)化、功5、傳遞能量、實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化、一個(gè)物體、另一個(gè)物體。一種形式的能量、產(chǎn)生消滅。 三、跟蹤練習(xí): 1. 點(diǎn)撥:此題屬于功能關(guān)系的應(yīng)用。由于摩擦力做功,機(jī)械能不守恒,任一時(shí)間內(nèi)小球克服摩擦力所做的功總是等于小球機(jī)械能的減少。轉(zhuǎn)動(dòng)過程重力做功,繩的張力總與運(yùn)動(dòng)方向垂直,不做功。此題選C。 O /sm-1 F/N 6103 2103 2.點(diǎn)撥:功率及機(jī)場(chǎng)啟動(dòng)問題。 由圖知當(dāng)v=15m/s時(shí),F(xiàn)=4103N<6104N,因此仍處在額定功率階段,勻加速運(yùn)動(dòng)末速度,又v=at,, F=6103N,解之得t=5s. 3. 點(diǎn)撥:動(dòng)能定理的應(yīng)用。 (1)車輛上坡過程,機(jī)械能守恒,設(shè)車輛“沖”坡站臺(tái)的速度為v,則有: (6分),解得:(2分) (2)車輛上坡過程,受到最大阻力功,沖到站臺(tái)上的速度應(yīng)為零,設(shè)最大阻力功為Wf,由動(dòng)能定理有:(6分) 解得:(2分) 4.點(diǎn)撥:綜合問題 (1)小球B運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)正下方過程中的位移為 (m)(2分) 得:WF=FxA=22J(2分) (2)由動(dòng)能定理得 代入數(shù)據(jù)得:v=4m/s(4分) ⑶當(dāng)繩與圓環(huán)相切時(shí)兩球的速度相等。 =0.225m(4分) 5、解:沿斜面建立直角坐標(biāo)將重力正交分解,由于物體相對(duì)斜面靜止而在水平面上做勻速運(yùn)動(dòng),根據(jù)力的平衡條件可得 斜面對(duì)木塊的支持力 為 斜面對(duì)木塊的靜摩擦力 為 支持力 與位移s間的夾角為 ,則支持力做的功 摩擦力 與位移s的夾角為 ,則摩擦力 做功 重力與位移的夾角為90,則重力做的功 合力做的功等于各個(gè)力做功的代數(shù)和,即 點(diǎn)評(píng):可以看出,斜面對(duì)物體的彈力有的做功、有的不做功,關(guān)鍵在于物體在這個(gè)彈力的方向上是否有位移.不能簡(jiǎn)單的說斜面的彈力對(duì)物體不做功。 本題合力做的功也可以先計(jì)算出合力,再求出合力的功 6 、分析:根據(jù)功的定義,力F做的功只與力的大小及力的方向上發(fā)生的位移大小的乘積有關(guān),位移的大小與參考系的選擇無(wú)關(guān),在沒有指定參考系時(shí),一般是以地球?yàn)閰⒖枷?,A物相對(duì)于B的位移在兩種情況下是一樣的,但在第一種情況中,B相對(duì)于地面是靜止的,故第二次A對(duì)地的位移大于第一次A對(duì)地的位移,即第二次做功多一些. 解:正確選項(xiàng)為D. 點(diǎn)評(píng):功的計(jì)算公式 中的位移s一般均是以地球?yàn)閰⒖枷档摹? 7、解:(1)根據(jù)牛頓第二定律,得 又因 所以 ?。?)根據(jù)牛頓第二定律,得 又因 所以 ?。?)根據(jù)牛頓第二定律,得 當(dāng) 時(shí),火車速度最大 所以 點(diǎn)評(píng):此類問題關(guān)鍵是發(fā)動(dòng)機(jī)的功率是否達(dá)到額定功率,若在額定功率下啟動(dòng),則一定是變加速度運(yùn)動(dòng)。因?yàn)闋恳﹄S速度的增大而減小。求解時(shí)不能用勻變速運(yùn)動(dòng)的規(guī)律求解。- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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