人教版高中物理必修二功教案
高中物理必修2《功率》教案

高中物理必修2《功率》教案高中物理必修2《功率》教案教学目标1、知识与技能(1)理解功率的定义及额定功率与实际功率的定义;(2)P=w/t,P=Fv的运用。
2、过程与方法(1)P=w/t通常指平均功率,为瞬时功率;(2)P=Fv,分析汽车的启动,注意知识的迁移。
3、情感、态度与价值观:感知功率在生活中的实际应用,提高学习物理科学的价值观。
教学重难点教学重点:理解功率的概念,并灵活应用功率的计算公式计算平均功率和瞬时功率。
教学难点:正确区分平均功率和瞬时功率所表示的物理意义,并能够利用相关公式计算平均功率和瞬时功率。
教学工具多媒体、板书教学过程一、功率、额定功率、实际功率1.基本知识(1)物理意义:功率是表示做功快慢的物理量.(2)定义:功W跟完成这些功所用时间t的比值叫做功率.(3)定义式:P=(4)单位:在国际单位制中,功率的单位是瓦特,简称瓦,符号是W.1 W=1 J/s,1 kW=103 W.(5)功率有平均功率和瞬时功率之分,用公式计算的一般是一段时间内的平均功率.(6)额定功率指电动机、内燃机等动力机械在额定转速下可以长时间工作时的输出功率.(7)实际功率指电动机、内燃机等动力机械工作时实际消耗的功率.实际功率往往小于额定功率,但在特殊情况下,如汽车越过障碍时,可以使实际功率在短时间内大于额定功率.2.思考判断(1)各种机械铭牌上所标功率一般是指额定功率.(√)(2)某机械工作时的实际功率一定比额定功率小.(×)(3)机械可以在实际功率等于额定功率的情况下长时间工作.(√)探究交流去过泰山的同学会遇到挑山工,假设挑山工和缆车将相同的货物运至山顶,两者对货物做的功相同吗?做功的功率相同吗?【提示】两者对货物做的功都等于克服重力做的功,由于将相同的货物运往相同高度的山顶,因此两者做相同的功,而用缆车运送货物所用时间远小于挑山工的用时,根据功率定义知缆车的做功功率远大于挑山工的做功功率.二、功率与速度1.基本知识(1)功率与速度的关系式P=Fv(F与v方向相同).(2)推导(3)应用由功率速度关系式知,汽车、火车等交通工具和各种起重机械,当发动机的功率P一定时,牵引力F与速度v成反比,要增大牵引力,就要减小速度.2.思考判断(1)物体的速度为v,则重力的功率一定是mgv.(×)(2)汽车的速度越大,牵引力的功率也越大.(×)(3)汽车以恒定功率启动时,加速度减小.(√)探究交流在越野比赛中,汽车爬坡时,常常换用低速挡,这是为什么?【提示】由P=Fv可知,汽车在上坡时需要更大的牵引力,而发动机的额定功率是一定的,换用低速挡的目的是减小速度,进而增大牵引力.【问题导思】1.什么是平均功率和瞬时功率?2.如何求平均功率和瞬时功率?3.P=Fv中的三个物理量有什么制约关系?1.平均功率平均功率表示在一段时间内做功的平均快慢.平均功率与某一段时间(或过程)相关,计算时应明确是哪个力在哪段时间(或过程)内做功的功率.2.瞬时功率P=Fv·cos α(α表示力F的方向与速度v的方向间的夹角),它表示力在一段极短时间内做功的快慢程度.瞬时功率与某一时刻(或状态)相关,计算时应明确是哪个力在哪个时刻(或状态)做功的功率.也可用于计算瞬时功率,此时时间极短,t→0,但在中学阶段较少用到.3.P=Fv中三个量的制约关系误区警示1.求平均功率时必须说明是哪段时间或哪一个过程的平均功率.可由或P=F计算.2.公式P=Fv仅适用于F与v方向相同的情况,若F与v方向不同,则用P=Fvcos α来计算功率,其中α是F与v的夹角.例:如图所示,质量为m=2 kg的木块在倾角θ=37°的斜面上由静止开始下滑,木块与斜面间的动摩擦因数μ=0.5,已知:sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g取10 m/s2,求:(1)前2 s内重力做的功.(2)前2 s内重力的平均功率.(3)2 s末重力的瞬时功率.【审题指导】解答本题应注意下列问题:(1)前2 s内重力方向上物体的位移.(2)前2 s内物体的平均速度.(3)2 s末物体的速度.(4)重力和速度的夹角.【答案】(1)48 J(2)24 W (3)48 W规律总结:求解功率时应该注意的问题1.首先要明确是求哪个力的功率,是某个力的功率,还是物体所受合力的功率,汽车的功率是指汽车牵引力的功率,起重机的功率是指起重机钢丝绳拉力的功率.2.若求瞬时功率,需明确是哪一时刻或哪一位置,再确定该时刻或该位置的速度,应用公式P=Fv,如果F、v不同向,则投影到相同方向再计算.四、机动车的两种启动方式【问题导思】1.如何分析机车恒定功率启动时的运动性质?2.机车以恒定加速度启动时,功率怎么变化?3.如何用图象描述两种启动过程?1.分析机车以恒定功率启动的运动过程2.分析机车以恒定加速度启动的运动过程汽车先以恒定的加速度启动,达到额定功率P额后再以恒定功率运动,因此启动过程分为两个阶段:误区警示1.在P=Fv中因为P为机车牵引力的功率,所以对应的F是牵引力,并非合力.例:在水平路面上运动的汽车的额定功率为100 kW,质量为10 t,设阻力恒定,且为车重的0.1倍(g取10 m/s2).(1)求汽车在运动过程中所能达到的最大速度.(2)若汽车以0.5 m/s2的加速度从静止开始做匀加速直线运动,这一过程能维持多长时间?(3)若汽车以额定功率不变从静止启动后,当汽车的加速度为2 m/s2时,速度多大?【审题指导】解答该题应注意以下问题:(1)汽车达到最大速度时牵引力等于阻力.(2)匀加速运动时牵引力恒定,且可用牛顿定律求出.(3)匀加速运动结束时汽车达到额定功率.【答案】(1)10 m/s(2)13.4 s(3)3.3 m/s规律总结:机车启动问题的求法1.机车的最大速度vm的求法:机车达到匀速前进时速度最大,此时牵引力F等于阻力Ff,故五、功率问题的实际应用例:跳绳是一种健身运动,设某运动员的质量为50 kg,他每分钟跳180个,假定在每次跳跃中,脚与地面的接触时间占跳跃一次所需时间的2/5,则该运动员跳绳时克服重力做功的平均功率是多少?(g取10 m/s2) 【答案】75 W规律总结:求解本题的关键是求平均功率的时间应是跳跃一次时间T,而非上升过程所用时间2(t),即要明确求的是哪段时间内的平均功率.课后小结板书第三节功率1、功率在物理学中,一个力所做的功W跟完成这些功所用时间t的比值w/t,叫做功率。
高中必修二物理功教案

高中必修二物理功教案
课时安排:1课时
教学目标:
1.了解光的概念和性质。
2.认识光的传播方式。
3.掌握凸透镜的焦距计算方法。
教学重点:
1.光的性质。
2.凸透镜的焦距计算方法。
教学难点:
1.理解光的折射和反射。
2.应用凸透镜的焦距计算方法解决问题。
教学准备:
1.教科书《高中物理必修二》。
2.投影仪、教学PPT。
3.凸透镜、光源等实验器材。
教学步骤:
一、导入(5分钟)
教师通过展示一些生活中的光现象,引导学生讨论光的性质以及传播方式。
二、理论讲解(15分钟)
1.介绍光的概念和性质,包括光的波动性和粒子性。
2.讲解光的传播方式,包括直线传播和折射传播。
三、实验演示(10分钟)
教师进行凸透镜的实验演示,让学生观察焦距的变化,加深对焦距的理解。
四、练习与讨论(15分钟)
1.学生进行凸透镜焦距计算的练习,巩固所学知识。
2.教师带领学生讨论焦距计算方法及其应用。
五、总结与反思(5分钟)
教师进行本节课内容的总结,引导学生思考光学知识在日常生活中的应用。
六、作业布置(5分钟)
布置相关作业,巩固本节课所学内容。
教学反思:
本节课通过理论讲解、实验演示、练习讨论等方式,使学生理解了光的概念和传播方式,掌握了凸透镜的焦距计算方法。
在今后的教学中,应该多注重学生的实践能力和问题解决能力的培养,更加贴近学生的学习需求,激发学生学习的兴趣和热情。
高中物理(新人教版)必修第二册:功与功率【精品课件】

功的正负 不表示方向,也不表示大小。
4.总功等于各个力对物体所做功的代数和。
1.物理意义:表示做功快慢的物理量
功
2.定义式:
PW t
一般用于求平均功率
率
3.计算式:P = F v cosα
一般用于求瞬时功率
4.单位:国际单位—— 瓦特 (W)
当堂小练
1.于功的概念,下列说法正确的是( C ) A.物体受力越大,位移越大,力对物体做功越关多 B.合力做的功等于各分力做功的矢量和 C.摩擦力可以对物体做正功 D.功有正负,但正负不表示方向,而表示大小
h
一、变力做功
【典例1】如图,用恒力F通过跨过光滑定滑轮的轻绳,将静止于水平 面上的物体从位置A拉到位置B,物体和滑轮的大小均忽略,定滑轮 距水平面高为h,物体在位置A、B时,细绳与水平面的夹角分别为α 和β,求绳的拉力F对物体做的功.
【分析】功是能量转化的量度,轻绳不存储能量,恒力F做功通 过绳子将能量转移到物体上,故此恒力F做功应该等于绳子对物 体做的功。
一、功
01 功的定义 (5)说明 ① 功是过程量,对应一段时间或位移是力对空间的积累效果;故计 算功时一定要指明是哪个力在哪个过程对物体做的功。 ②公式W = Fl cosα只适用于计算恒力的功,l是物体的位移,不是路 程。
mF M l
一、功
02 正功与负功 (1)力对物体做正功和负功的条件 根据公式:W = F l cosα 完成下表:
小
F
F1
2
F,2 其中F1为物体初状态时受到的力,
F2为物体末状态时受到的力.
一、变力做功 02 平均值法
【典例2】如图所示,放在水平地面上的木块与一劲度系数k=200 N/m的轻质弹簧相 连,现用手水平拉弹簧,拉力的作用点移动x1=0.2 m,木块开始运动,继续拉弹簧, 木块缓慢移动了x2=0.4 m,求上述过程中拉力所做的功.
2024秋季人教版高中物理必修第二册第八章机械能守恒定律《功与功率》

教学设计:2024秋季人教版高中物理必修第二册第八章机械能守恒定律《功与功率》教学目标(核心素养)1.物理观念:理解功的概念及其计算公式,掌握功率的定义及其物理意义,能够区分功的正负与力对物体做功的效果。
2.科学思维:通过实例分析,培养学生运用功和功率的概念解决实际问题的能力,提升逻辑推理和抽象思维能力。
3.科学探究:经历功和功率概念的建构过程,体验科学探究的基本方法,培养观察、测量、计算和分析数据的能力。
4.科学态度与责任:激发学生对物理现象的好奇心和探索欲,培养严谨的科学态度和实事求是的科学精神,认识功和功率在日常生活和工程技术中的应用价值。
教学重点•功的概念、计算公式及正负判断。
•功率的定义、物理意义及计算公式。
教学难点•理解功是能量转化的量度,掌握功的正负与力对物体做功效果的关系。
•区分瞬时功率与平均功率的概念,理解其在实际问题中的应用。
教学资源•多媒体课件(含功和功率的概念示意图、实例分析动画等)。
•实验器材(如弹簧秤、刻度尺、秒表等,用于测量力和位移,计算功和功率)。
•教材、教辅资料及网络资源。
教学方法•讲授法:系统讲解功和功率的概念及其计算公式。
•演示法:利用实验或多媒体演示,直观展示功和功率的计算过程。
•讨论法:组织学生讨论功和功率的应用实例,促进思维碰撞。
•练习法:通过例题和练习题,巩固学生对功和功率概念的理解和应用能力。
教学过程导入新课•生活实例导入:展示一段工人用锤子钉钉子的视频,提问:“工人为什么需要用力敲击锤子?这个过程中能量是如何转化的?我们如何量化这种能量转化的多少?”引导学生思考功的概念,引出新课。
新课教学1.功的概念•讲解功的定义:功是力与在力的方向上发生位移的乘积,即W=Fs cosθ,解释各符号的含义(F为力,s为位移,θ为力与位移之间的夹角)。
•强调功是标量,但有正负之分,正负表示力对物体做功的效果(使物体动能增加为正功,减少为负功)。
•通过实例分析(如推车上坡、拉动物体等),引导学生理解功的正负判断方法。
人教版高中物理必修第二册8.1功第一课时(解析版)

8.1功 第一课时【学习目标】1.理解功的概念,会用功的公式W =Fx cos α进行计算.2.理解正功和负功的概念,知道在什么情况下力做正功或负功.3.能够分析摩擦力做功的情况,并会计算一对摩擦力对两物体所做的功. 【知识要点】 一、功1.如果物体在力的作用下能量发生了变化,这个力一定对物体做了功。
注:做功的两个必要因素:力和物体在力的方向上发生的位移。
2.功的计算公式:W =Fx cos_α力对物体所做的功,等于力的大小、位移的大小、力和位移的夹角的余弦三者的乘积。
二、正功和负功1. 功是标量,但功有正负之分。
2. (1)当0≤α<2π时,W >0,力对物体做正功; (2)当2π<α≤π 时,W <0,力对物体做负功,或称物体克服这个力做功; (3)当α=2π时,W =0,力对物体不做功.3.(1)功的正、负并不表示方向,也不表示功的大小,只表示是动力做功还是阻力做功.(2)正功、负功的意义:正功: 表示动力对物体做功(促进);负功: 表示阻力对物体做功(阻碍). 三、几个力的合力所做的功(1)先求物体所受的合外力,再根据公式W 合=F 合x cos α求合外力的功.(2)先根据W =Fx cos α求每个分力做的功W 1、W 2、……W n ,再根据W 合=W 1+W 2+……+W n 求合力的功. 【题型分类】题型一、正、负功的判断例1 如图表示物体在力F 的作用下在水平面上发生了一段位移x,这四种情形下力F 和位移x 的大小都是一样的,则力对物体做正功的是( )参考答案AC例2质量为m的小物块在倾角为α的斜面上处于静止状态,如图所示.若斜面体和小物块一起以速度v沿水平方向向右做匀速直线运动,通过一段位移x.斜面体对物块的摩擦力和支持力的做功情况是()A.摩擦力做正功,支持力做正功B.摩擦力做正功,支持力做负功C.摩擦力做负功,支持力做正功D.摩擦力做负功,支持力做负功参考答案AC详细解析f与x成锐角,正功;N与x成钝角,负功。
《功》高中物理的教案

《功》高中物理的教案
课程名称:高中物理
课时数:1小时
教学内容:功
教学目标:
1. 理解功的概念和定义;
2. 掌握计算功的公式;
3. 能够应用功的概念解决相关问题。
教学重点:
1. 功的概念和定义;
2. 计算功的公式。
教学难点:
1. 功的公式的应用;
2. 解决相关问题。
教学准备:
1. PowerPoint课件;
2. 实验器材:小车、轨道等。
教学过程:
一、导入(5分钟)
通过呈现一些生活中的例子引导学生了解功的概念,为后续学习做铺垫。
二、讲解(10分钟)
1. 介绍功的概念和定义;
2. 讲解如何计算功的公式及其应用。
三、实验演示(15分钟)
教师展示一个小车在轨道上往返运动的实验,让学生观察并思考实验中所涉及的功的问题。
四、操练(15分钟)
让学生在小组内讨论并解决一些功相关的问题,如计算物体所受的合力、加速度等。
五、总结(10分钟)
以小结的形式总结功的概念、计算方法和应用。
并展示一些相关习题,鼓励学生积极思考和解答。
六、拓展(5分钟)
为学生提供一些拓展题目,鼓励他们进一步思考和探究功的更深层次的问题。
七、作业布置(5分钟)
布置功的相关习题作业,帮助学生巩固所学内容。
教学反思:
本节课通过生活案例导入,配合实验演示和小组讨论的教学模式,让学生更好地理解和掌握功的概念和应用。
在未来的教学中,可以加强应用案例的呈现,引导学生联系实际,提高学生的学习兴趣和主动性。
高中物理必修二教案(优秀4篇)

高中物理必修二教案(优秀4篇)高中物理必修二教案篇一教学目标1、知识与技能(1)知道平抛运动的特点是初速度方向水平,只有竖直方向受重力作用,运动轨迹是抛物线;(2)知道平抛运动形成的条件;(3)理解平抛运动是匀变速运动,其加速度为g;(4)会用平抛运动规律解答有关问题。
2、过程与方法(1)在知识教学中应同时进行科学研究过程教育,本节课以研究平抛物体运动规律为中心所展开的课堂教学,应突出一条研究物理科学的一般思想方法的主线:观察现象→初步分析→猜测实验研究→得出规律→重复实验→鉴别结论→追求统一。
(2)利用已知的直线运动的规律来研究复杂的曲线运动,渗透物理学“化曲为直”“化繁为简”的方法及“等效代换”正交分解”的思想方法;(3)在实验教学中,进行控制的思想方法的教育:从实验的设计、装置、操作到数据处理,所有环节都应进行多方面实验思想的教育,“实验的精髓在于控制”的思想,在乎抛物体实验中非常突出。
如装置中斜槽末端应保持水平的控制;木板要竖直放置的控制;操作上强调小球每次都从斜槽同一高度处由静止开始释放的控制;在测量小球位置时对实验误差的控制等。
3、情感、态度与价值观(1)通过重复多次实验,进行共性分析、归纳分类,达到鉴别结论的教育目的,同时还能进行理论联系实际的教育。
(2)在理解平抛物体运动规律是受恒力的匀变速曲线运动时应注意到“力与物体运动的关系”。
这方面的问题,我国东汉的王充(公元27~97年)历尽心血三十年写成《论衡》一书,全书三十卷八十五篇约三十万字,已有精辟论述,以此渗透爱国主义教育和刻苦学习、勤奋工作精神的美德教育。
教学重难点1、教学重点:平抛运动的特点和规律;学习和借鉴本节课的研究方法。
2、教学难点:平抛运动的规律。
教学工具多媒体、板书教学过程一、实验目的1.用实验的方法描出平抛运动的轨迹。
2.判断平抛运动的轨迹是否为抛物线。
3.根据平抛运动的轨迹求其初速度。
二、实验原理1.利用追踪法逐点描出小球运动的轨迹。
人教版高中物理必修第二册《功与功率》说课稿

人教版高中物理必修第二册《功与功率》说课稿一、教材分析1.1 教材内容简介《功与功率》是人教版高中物理必修第二册的一节重要内容。
本节课主要介绍了功和功率的概念,以及相关的计算方法和应用。
通过学习这一部分内容,学生将了解力量的作用和能量的变化规律,掌握计算功和功率的基本方法,并能应用到实际生活和学习中。
1.2 教学目标•知识目标:掌握功和功率的定义,理解其重要性和应用场景。
•能力目标:能够计算利用力量做功、产生功率的数值。
•情感目标:培养学生对能量及其转化的兴趣,鼓励学生将学到的知识应用到实际中。
二、教学重难点2.1 教学重点•理解功的定义,能够计算功的数值。
•理解功率的概念,能够计算功率的数值。
2.2 教学难点•掌握计算功率的公式,能够灵活运用于问题解决中。
•能够将理论知识应用到实际生活和学习中。
三、教学过程3.1 导入新知引导学生通过探究活动,了解力量、功和功率的概念。
可以设计如下问题:•你理解力量是什么吗?力量在生活中有哪些应用?•如果一个人用力推动了一个物体,这个过程中有什么变化发生?•你能看出哪些物理量的变化在力量的作用下发生了变化?通过提问,激发学生思考和猜测力量的本质,引入力量、功和功率的概念。
3.2 理论阐述与例题解析在学生已经猜测出力量、功和功率的概念后,引入正式的物理定义和公式,对功和功率做详细解释。
可以通过示意图和实际例子来说明。
通过一些例题的解析,让学生理解如何计算功和功率的数值,掌握计算方法。
引导学生注意单位的转换和计算过程的逻辑。
3.3 拓展应用与练习给出一些生活或实践中的例子,让学生能够将所学的知识应用到实际中,解决实际问题。
例如:•电脑的功率是多少?如果知道工作时间和消耗的电能,如何计算电脑做功的数值?•汽车引擎的功率是多少?如果知道车辆行驶的距离和时间,如何计算汽车做功的数值?通过解答问题和分析解决过程,让学生将理论知识与实际问题相结合,加深对功和功率的理解。
3.4 归纳总结与课堂小结对于这节课的重点内容,进行总结和归纳。
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7.2 功教学三维目标1、知识与技能(1)理解功的概念,知道力和物体在力的方向发生位移是做功的两个不可缺少的因素;(2)理解正功和负功的概念,知道在什么情况下力做正功或负功;(3)知道在国际单位制中,功的单位是焦耳(J),知道功是标量;(4)掌握合力做功的意义和总功的含义;(5)掌握公式W=Fs cosα的应用条件,并能进行有关计算。
2、过程与方法:理解正负功的含义,并会解释生活实例。
3、情感、态度与价值观:功与生活联系非常密切,通过探究功来探究生活实例。
教学重难点:(1)重点使学生掌握功的计算公式,理解力对物体做功的两个要素;(2)难点是物体在力的方向上的位移与物体运动方向的位移容易混淆,需要讲透、讲白;(3)使学生认识负功的意义较困难,也是难点之一。
教学方法:教师启发、引导,学生自主阅读、思考,讨论、交流学习成果。
教学工具:计算机、投影仪、CAI课件、录像片教学过程:第二节功(一)引入新课初中我们学过做功的两个因素是什么?(一是作用在物体上的力,二是物体在力的方向上移动的距离。
)扩展:高中我们已学习了位移,所以做功的两个要素我们可以认为是:①作用在物体上的力;②物体在力的方向上移动的位移。
导入:一个物体受到力的作用,且在力的方向上移动了一段位移,这时,我们就说这个力对物体做了功。
在初中学习功的概念时,强调物体运动方向和力的方向的一致性,如果力的方向与物体的运动方向不一致呢?相反呢?力对物体做不做功?若做了功,又做了多少功?怎样计算这些功呢?本节课我们来继续学习有关功的知识,在初中的基础上进行扩展。
(二)教学过程设计1、推导功的表达式(1)如果力的方向与物体的运动方向一致,该怎样计算功呢?物体m在水平力F的作用下水平向前行驶的位移为s,如图1所示,求力F对物体所做的功。
1在问题一中,力和位移方向一致,这时功等于力跟物体在力的方向上移动的距离的乘积。
W = F s(2)如果力的方向与物体的运动方向成某一角度,该怎样计算功呢?物体m 在与水平方向成α角的力F 的作用下,沿水平方向向前行驶的距离为s ,如图2所示,求力F 对物体所做的功。
分析并得出这一位移为s cos α。
至此按功的前一公式即可得到如下:计算公式: W = F s cosα按此公式考虑(再根据公式W=Fs 做启发式提问),只要F 与s 在同一直线上,乘起来就可以求得力对物体所做的功。
在图2中,我们是将位移分解到F 的方向上,如果我们将力F 分解到物体位移s 的方向上,看看能得到什么结果?由于物体所受力的方向与运动方向成一夹角α,可根据力F 的作用效果把F 沿两个方向分解:即跟位移方向一致的分力F1,跟位移方向垂直的分力F2,如图所示:αcos 1F F = αsin 2F F =据做功的两个不可缺少的因素可知:分力F 1对物体所做的功等于F 1s 。
而分力F 2的方向跟位移的方向垂直,物体在F 2的方向上没有发生位移,所以分力F 2所做的功等于零。
所以,力F 所做的功W =W 1+W 2=W 1=F 1s=Fs cos α力F 对物体所做的功等于力的大小、位移的大小、力和位移夹角的余弦这三者的乘积。
即:W = F s cos αW 表示力对物体所做的功,F 表示物体所受到的力,s 物体所发生的位移,α力F 和位移之间的夹角。
功的公式还可理解成在位移方向的分力与位移的乘积,或力与位移在力的方向的分量的乘积。
例题1:F=100N 、s=5m 、α=37°,计算功W ? W=400N·m。
就此说明1N·m 这个功的大小被规定为功的单位,为方便起见,取名为焦耳,符号为J ,即1J=1N·m。
在国际单位制中,功的单位是焦耳(J) 1J =1N·m2、对正功和负功的学习通过上边的学习,我们已明确了力F 和位移s 之间的夹角,并且知道了它的取值范围是0°≤α≤180°。
那么,在这个范围之内,cos α可能大于0,可能等于0,还有可能小于0,从而得到功W 也可能大于0、等于0、小于0。
请画出各种情况下力做功的示意图,并加以讨论。
认真阅读教材,思考老师的问题。
(1)当α=π/2时,cos α=0,W=0。
力F 和位移s 的方向垂直时,力F 不做功;(2)当α<π/2时,cosα>0,W>0。
这表示力F对物体做正功;(3)当π/2<α≤π时,cosα<0,W<0。
这表示力F对物体做负功。
总结:(1)功的正负表示是动力对物体做功还是阻力对物体做功。
功的正负由力和位移之间的夹角决定,所以功的正负决不表示方向,而只能说明做功的力对物体来说是动力还是阻力。
当力对物体做正功时,该力就对物体的运动起推动作用;当力对物体做负功时,该力就对物体运动起阻碍作用。
(2)功的正负是借以区别谁对谁做功的标志。
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。
正功和负功是同一物理过程从不同角度的反映。
同一个做功过程,既可以从做正功的一方来表述也可以从做负功的一方来表述。
(3)一个力对物体做负功,往往说成物体克服这个力做功。
例2:一个力对物体做了-6J的功,可以说成物体克服这个力做了6J的功。
打个比喻,甲借了乙10元钱,那么从甲的角度表述,是甲借了钱;从乙的角度表述,乙将钱借给了别人。
3、几个力做功的计算刚才我们学习了一个力对物体所做功的求解方法,而物体所受到的力往往不只一个,那么,如何求解这几个力对物体所做的功呢?如图所示,一个物体在拉力F1的作用下,水平向右移动位移为s,求各个力对物体做的功是多少?各个力对物体所做功的代数和如何? 物体所受的合力是多少?合力所做的功是多少?解析:物体受到拉力F1、滑动摩擦力F2、重力G、支持力F3的作用。
重力和支持力不做功,因为它们和位移的夹角为90°;F1所做的功为:W1=Fscosα,滑动摩擦力F2所做的功为:W2=F2scos180°=-F2s。
各个力对物体所做功的代数和为:W=(F1cosα-F2)s故:根据正交分解法求得物体所受的合力F=F1cosα-F2合力方向向右,与位移同向;合力所做的功为:W=Fscos0°=(F1cosα-F2)s总结: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功可以用下述方法求解:(1)求出各个力所做的功,则总功等于各个力所做功的代数和;(2)求出各个力的合力,则总功等于合力所做的功。
例3:一个质量m=2kg的物体,受到与水平方向成37°角斜向上方的拉力F1=10N,在水平地面上移动的距离s=2m。
物体与地面间的滑动摩擦力F2=4.2N。
求外力对物体所做的总功。
解析:拉力F1对物体所做的功为W1= F1scos37°=16J。
摩擦力F2对物体所做的功为W2= F2scos180°= -8.4J。
外力对物体所做的总功W=W1+W2=7.6J。
板书设计:第二节功1、推导功的表达式W = F s cosα或W = F s cosα功的单位是焦耳(J) 1J=1N·m2、对正功和负功的学习(1)当α=π/2时,cosα=0,W=0。
力F和位移s的方向垂直时,力F不做功;(2)当α<π/2时,cosα>0,W>0。
这表示力F对物体做正功;(3)当π/2<α≤π时,cosα<0,W<0。
这表示力F对物体做负功。
注意:(1)功的正负表示是动力对物体做功还是阻力对物体做功。
(2)功的正负是借以区别谁对谁做功的标志。
(3)一个力对物体做负功,往往说成物体克服这个力做功。
3、几个力做功的计算几个力对物体所做的功可以用下述方法求解:(6)求出各个力所做的功,则总功等于各个力所做功的代数和;(2)求出几个力的合力,则总功等于合力所做的功。
4、说明(1)功的概念起源于早期工业革命的需要,为了比较蒸汽机的效益,工程师用机器举起物体的重量与高度的乘积来度量机器的输出,称为功。
(2)19世纪法国的科学家科里奥利把作用力和力的方向上的位移的乘积叫做运动的功。
(3)功的重要意义在于决定能量的变化。
实例探究对“功”的理解例1:水流从高处落下,对水轮机做3×108J 的功,对这句话的正确理解是()A.水流在对水轮机做功前,具有3×108J的能量B.水流在对水轮机做功时,具有 3×108J的能量C.水流在对水轮机做功后,具有 3×108J的能量D.水流在对水轮机做功的过程中,能量减少3×108J解析:本题考查了功和能的关系,并且同实际中的科技应用联系起来。
解:根据“功是能量转化的量度”可知,水流在对水轮机做功的过程中,有能量参与转化,水流对水轮机做了3×108J的功,则有3×108J的机械能减少了。
故答案应选D。
点拨:功是能量转化的量度是指做功的过程就是能量转化的过程。
做了多少功,就有多少能量发生转化,绝不能说功是能量的量度。
关于“功”的计算例1:用水平恒力F作用在质量为M的物体上,使之在光滑的水平面上沿力的方向移动距离s,恒力做功为w1,再用该恒力作用于质量为m(m<M)的物体上,使之在粗糙的水平面上移动同样距离s,恒力做功为w2,则两次恒力做功的关系是()A.w1>w2B.w1<w2C.w1=w2D.无法判断分析:在粗糙水平面上移动一段距离,跟在光滑水平面上移动的相同距离,对力F做功来说,w=FS 是相同的,即W1=W2。
解:正确选项为C.点评:求功时,必须要明确哪个力在哪个过程中的功。
根据功的定义,力F所做的功与F的大小及在F 的方向上发生的位移大小的乘积有关,与物体是否受其它力及物体的运动状态等其它因素均无关.即力做功具有独立性。
例2:如图所示,拉力F使质量为m的物体匀速地沿着长为L倾角为的斜面的一端向上滑到另一端,物体与斜面间的动摩擦因数为,分别求作用在物体上各力对物体所作的功.分析:选物体为研究对象,其受力为拉力F,重力mg,弹力F1,摩擦力F2。
解:(1)拉力F对物体所做的功为W F=FL由于物体作匀速运动,故所以即拉力F对物体做正功,此拉力F,一般称为动力或牵引力。
(2)重力mg对物体所做的功为:即重力对物体做负功,即亦物体克服重力所做的功为。
(3)摩擦力对物体所做的功为即摩擦力对物体做负功.也可以说是物体克服摩擦力做了功(4)弹力F1对物体所做的功为即弹力对物体不做功.点评:讲功必须分清是哪个力做的功,在解题时一定要注意题目中是求哪个力做的功,正确找出力F、位移s和夹角的关系。
例3:如图3所示,ABCD为画在水平地面上的正方形,其边长为a,P为静止于A点的物体。