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高中物理人教版 (新课标)必修22.功导学案及答案
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这是一份高中物理人教版 (新课标)必修22.功导学案及答案
功班级________姓名________学号_____学习目标: 1. 理解功的概念，知道功的两个要素。2. 知道功的公式W=Fscosθ，会用这个公式计算恒力功。3. 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。4. 知道什么是几个力对物体所做的总功，知道几个力对物体所做的总功等于这几个力的合力对物体所做的功，也等于各个力分别对物体做功的代数和。5．了解求变力的功的一般思维方向。6．理解功和能的关系。学习重点: 1. 功的概念和功的计算公式。2. 正、负功的意义。3．功能关系。学习难点: 功的概念、正、负功的意义。 主要内容:一、功功是物理学中一个抽象而又重要的概念，是以后学习“能”的基础。功的定义：功的两个要素：【例一】关于力对物体做功的情况，下列说法中正确的是( )物体做自由落体运动时，重力对物体一定做功。行星绕太阳在椭圆轨道上运行时，太阳对行星的引力一定做功。沿斜坡向上行驶的汽车，牵引力一定做功。D．细绳的一端固定，另一端拴着小球，使小球在竖直平面内作变速圆周运动，细绳的拉力一定做功。功的大小：①力和位移方向一致的情况：W=FS②力和位移有夹角（α）的情况：W=FScosα若α=0，则cosα=1，②式就化成①式，因此②式是计算功的一般公式。公式表明：力F对物体做的功只与F、s和a三者有关，与物体的运动状态等因素无关。③应用公式注意：A．式中的F一定是恒力(大小、方向都不变)，即此式是求恒力做功的公式。若是变力，中学阶段一般不用此式求功。B．式中的位移s一般是相对地面而言的。在物体可以看作质点时，s是物体的位移；当物体不可以看作质点或力的作用点与物体有相对运动时，s是力的作用点的位移．scosa即为在力的方向上发生的位移。C．力所做的功，只和有力作用的那一段位移有关，若力取消后物体仍在运动，则力对物体所做功与力取消后物体发生的位移无关(即力F与位移s具有同时性)。4．功的单位：在国际单位制中，是焦耳，简称焦，符号是J。1 J等于1 N的力使物体在力的方向上发生1 m的位移时所做的功。5．功是过程量，反映力对位移的累积效果。6．功是标量，虽有正负之分，但却无方向，功的运算遵循代数运算法则。【例二】如图所示，倾角为θ的斜面上有一个质量为m的物体，在水平推力F的作用下移动了距离s，如果物体与斜面间的摩擦系数为μ，则推力做的功为（ ） A．Fssinθ B．FscosθC．μmgscosθ D．mg(sinθ+μcosθ)s二、正功和负功1．对公式w=Fscosa讨论得知：①当o≤a＜π/2时，cosa>0，w>o，表示力对物体做正功。②当a=π/2时，cosa=0，w=0，表示力对物体不做功(力与位移方向垂直)。③当π/2＜a≤π时，cosa<0，w<0，表示为对物体做负功。可见，一个力作用于物体，可以对物体做正功，做负功，也可能不做功。2．正功、负功的物理意义①功是标量，只有大小，没有方向，功的正负既不表示功有方向，也不表示功的数量的大小。既不能说“正功和负功方向相反”，也不能说“正功大于负功”。正功和负功只表示两种相反的做功效果。②力对物体做正功，说明物体在发生该段位移的过程中，该力是动力，使物体的能量增加。力对物体做负功，说明物体在发生该段位移的过程中，该力是阻力，使物体的能量减少。③一个力对物体做负功，往往说成物体克服这个力做功（取绝对值），这两种说法在意义上是等同的。 【例三】质量为m的物体置于倾角为α的斜面体上，物体和斜面体间的摩擦系数为μ，在外力作用下斜面体以加速度a向左做匀加速直线运动，如图所示，运动过程中物体与斜面之间保持相对静止，下列说法正确的是( )。A．斜面体对物体m的支持力一定做正功。B．斜面体对物体m的摩擦力一定做正功。C．斜面体对物体所的摩擦力可能不做功。D．斜面体对物体m的摩擦力可能做负功。 【例四】关于摩擦力对物体做功，以下说法中正确的是( ) A．滑动摩擦力总是做负功。 B．滑动摩擦力可能做负功，也可能做正功。 C．静摩擦力对物体一定做负功。 D．静摩擦力对物体总是做正功。三、功能关系 功是能量转化的量度。 理解： 四、几个力的总功 ∑W=W1+W2+W3+… ∑W=∑Fs=∑F·s 当合力F为恒力时W=Fscosα，α是合力F与物体位移s的夹角。 变力的功无法用公式W=Fscosα计算。【例五】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F=10N，在水平地面上移动的距离s=2m，物体与地面间的动摩擦因数μ=0．3。求：(1)拉力F对物体所做的功。(2)摩擦力f对物体所做的功。(3)外力对物体所做的总功。【例六】一质量为1千克的物体被人用手由静止向上提升l米，这时物体的速度2米／秒，则下列说法中错误的是：（g取10米／秒2） ( ) （A）手对物体作功12焦。 （B）合外力对物体作功12焦。 (C)合外力对物体作功2焦。 （D）物体克服重力作功10焦。课堂训练：绳子的一端固定，另一端系一个物体，当它做稳定的圆锥摆运动时( )重力对物体做功，绳子的拉力不做功 。重力对物体不做功，绳子的拉力做功。重力和拉力都对物体做功。D．重力和拉力都对物体不做功。2．如图所示两物体与水平地面间摩擦系数相同，它们的质量相等，在甲图用力F1拉物体，在乙图用力F2推物体，两种情况下两物体都作匀速运动，经相同位移，则比较两种情况下合力所做的功，那么正确答案又是哪一个?( )A．W1=W2 B．W1＞W2 C．W1＜W2 D．无法比较3．一物体在力F作用下，在粗糙水平桌面上运动，下列说法正确的是：（ ）A．如果物体作匀加速运动，F一定对物体做正功。B．如果物体作匀减速运动，F一定对物体做负功。C．如果物体作匀减速运动，F可能对物体做正功。D．如果物体作匀减速运动，F可能对物体不做功。4．关于力对物体做功，下列说法正确的是( )A．重力对物体做功与物体运动的路径无关，只与始末位置有关。B．合外力对物体不做功，物体必定做匀速直线运动。C．作用力与反作用力在相同时间内所做的功一定大小相等，一正一负。D．滑动摩擦力对物体一定做负功。课后作业：l．如图小物块位于光滑的斜面上，斜面位于光滑的水平地面上，从地面上看，在小物块沿斜面下滑的过程中，斜面对小物块的作用力（ ） A．垂直于接触面，做功为零。 B．垂直于接触面，做功不为零。 C．不垂直于接触面，做功为零。 D．不垂直于接触面，做功不为零。2．质量为m的物体，沿水平面滑动了s的距离，则它作功的情况正确的说法是( ) A．重力做正功，支持力做负功。 B．重力做负功，支持力做正功。 C．重力和支持力都做正功，大小为mgS。 D．重力和支持力对物体都不做功。3．如图所示，物体由静止开始分别沿不同斜面由顶端A滑至底端B，两次下滑的路径分别为图中的I和II，两次物体与斜面的摩擦系数相同，且不计路径II中转折处的能量损失，则两次摩擦力对物体所做的功( )A．第一次小B．第二次小 C．两次一样大D．无法确定4．如图所示，绳的一端通过滑轮沿与水平方向成θ角施一恒力F，使木块水平向右移动s距离，在此过程中，恒力F做功为( ) A．FScosθ B．Fs(1+cosθ) C．2Fs D．2Fscosθ5．如图所示，质量为m的滑块放在倾角为θ的斜面体M上，运动过程中滑块与斜面体始终相对静止，下列说法中正确的有( ) A．斜面体向右匀速移动距离s，斜面体对滑块没有做功。 B．若斜面体向上匀速移动距离s，斜面体对滑块做功mgs。 C．斜面体向左以加速度a移动距离s，斜面体对滑块做的功为mas。 D．斜面体以加速度a匀加速向下移动距离s，斜面体对滑块做的功为m（g+a）s。6．如图所示，利用动滑轮来吊起质量为20千克的物体，已知拉力F=140牛，滑轮与绳的质量以及摩擦均不计，则当物体由静止开始升高l米时，拉力F对物体所做的功为( ) A．40焦；B．80焦：C．140焦：D．280焦．7．斜面长为s，高为h，一质量为m的木块恰能沿斜面匀速下滑，若将此木块从斜面底端拉到顶端，拉力做功不少于（ ） A．mgh B．2mgh C．mgs D．2mgs 8．起重机把质量为1吨的货物由静止开始匀加速提升，加速度大小是1米／秒2，若g取10米／秒2，则在1秒内起重机对货物所做的功是（ ） A．500焦；B．4500焦；C．5000焦；D．5500焦．9．起重机的吊钩下挂着质量为m的木箱，如果木箱以加速度a匀减速下降了高度h，则木箱克服钢索拉力所做的功为( )A．mgh B．m(g-a)h C．m（g+a）h D．m(a-g)h10．如图所示，板长为L，B端放有质量为m的小物体P，物体与板的摩擦系数为μ，开始时板水平，若在缓慢转过一个小角度a的过程中，物体保持与板相对静止，则这个过程中( )A．摩擦力对P做功Wf=μmgcosa (1-cosa)B．摩擦力对P做功Wf=mgsina(1-cosa)C．弹力对P做功为WN=mgcosa·LsinaD．板对P做功为W板=mgLsina11．如图所示，质量为m的物块P放在倾角为a的光滑直角劈Q上，今用水平力F推劈，由静止开始使劈在光滑水平面上运动距离s，P、Q相对静止，则( ) A．P所受合力的功为零。B．Q对P的作用力做的功为s·mgtgα。C．此时P的动能为s·mgtgαD．此时Q对P的作用力的功率为mgtgα·12.如图所示，绷紧的传送带始终保持着大小为v=4m/s的速度水平匀速运动。一质量m=1kg的小物体无初速地放到皮带A处，物块与皮带间的滑动动摩擦因数μ=0．2，A、B之间距离s=6m。求物块从A运动到B的过程中摩擦力对物块做多少功?(取g=lOm/s2)
功班级________姓名________学号_____学习目标: 1. 理解功的概念，知道功的两个要素。2. 知道功的公式W=Fscosθ，会用这个公式计算恒力功。3. 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。4. 知道什么是几个力对物体所做的总功，知道几个力对物体所做的总功等于这几个力的合力对物体所做的功，也等于各个力分别对物体做功的代数和。5．了解求变力的功的一般思维方向。6．理解功和能的关系。学习重点: 1. 功的概念和功的计算公式。2. 正、负功的意义。3．功能关系。学习难点: 功的概念、正、负功的意义。 主要内容:一、功功是物理学中一个抽象而又重要的概念，是以后学习“能”的基础。功的定义：功的两个要素：【例一】关于力对物体做功的情况，下列说法中正确的是( )物体做自由落体运动时，重力对物体一定做功。行星绕太阳在椭圆轨道上运行时，太阳对行星的引力一定做功。沿斜坡向上行驶的汽车，牵引力一定做功。D．细绳的一端固定，另一端拴着小球，使小球在竖直平面内作变速圆周运动，细绳的拉力一定做功。功的大小：①力和位移方向一致的情况：W=FS②力和位移有夹角（α）的情况：W=FScosα若α=0，则cosα=1，②式就化成①式，因此②式是计算功的一般公式。公式表明：力F对物体做的功只与F、s和a三者有关，与物体的运动状态等因素无关。③应用公式注意：A．式中的F一定是恒力(大小、方向都不变)，即此式是求恒力做功的公式。若是变力，中学阶段一般不用此式求功。B．式中的位移s一般是相对地面而言的。在物体可以看作质点时，s是物体的位移；当物体不可以看作质点或力的作用点与物体有相对运动时，s是力的作用点的位移．scosa即为在力的方向上发生的位移。C．力所做的功，只和有力作用的那一段位移有关，若力取消后物体仍在运动，则力对物体所做功与力取消后物体发生的位移无关(即力F与位移s具有同时性)。4．功的单位：在国际单位制中，是焦耳，简称焦，符号是J。1 J等于1 N的力使物体在力的方向上发生1 m的位移时所做的功。5．功是过程量，反映力对位移的累积效果。6．功是标量，虽有正负之分，但却无方向，功的运算遵循代数运算法则。【例二】如图所示，倾角为θ的斜面上有一个质量为m的物体，在水平推力F的作用下移动了距离s，如果物体与斜面间的摩擦系数为μ，则推力做的功为（ ） A．Fssinθ B．FscosθC．μmgscosθ D．mg(sinθ+μcosθ)s二、正功和负功1．对公式w=Fscosa讨论得知：①当o≤a＜π/2时，cosa>0，w>o，表示力对物体做正功。②当a=π/2时，cosa=0，w=0，表示力对物体不做功(力与位移方向垂直)。③当π/2＜a≤π时，cosa<0，w<0，表示为对物体做负功。可见，一个力作用于物体，可以对物体做正功，做负功，也可能不做功。2．正功、负功的物理意义①功是标量，只有大小，没有方向，功的正负既不表示功有方向，也不表示功的数量的大小。既不能说“正功和负功方向相反”，也不能说“正功大于负功”。正功和负功只表示两种相反的做功效果。②力对物体做正功，说明物体在发生该段位移的过程中，该力是动力，使物体的能量增加。力对物体做负功，说明物体在发生该段位移的过程中，该力是阻力，使物体的能量减少。③一个力对物体做负功，往往说成物体克服这个力做功（取绝对值），这两种说法在意义上是等同的。 【例三】质量为m的物体置于倾角为α的斜面体上，物体和斜面体间的摩擦系数为μ，在外力作用下斜面体以加速度a向左做匀加速直线运动，如图所示，运动过程中物体与斜面之间保持相对静止，下列说法正确的是( )。A．斜面体对物体m的支持力一定做正功。B．斜面体对物体m的摩擦力一定做正功。C．斜面体对物体所的摩擦力可能不做功。D．斜面体对物体m的摩擦力可能做负功。 【例四】关于摩擦力对物体做功，以下说法中正确的是( ) A．滑动摩擦力总是做负功。 B．滑动摩擦力可能做负功，也可能做正功。 C．静摩擦力对物体一定做负功。 D．静摩擦力对物体总是做正功。三、功能关系 功是能量转化的量度。 理解： 四、几个力的总功 ∑W=W1+W2+W3+… ∑W=∑Fs=∑F·s 当合力F为恒力时W=Fscosα，α是合力F与物体位移s的夹角。 变力的功无法用公式W=Fscosα计算。【例五】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F=10N，在水平地面上移动的距离s=2m，物体与地面间的动摩擦因数μ=0．3。求：(1)拉力F对物体所做的功。(2)摩擦力f对物体所做的功。(3)外力对物体所做的总功。【例六】一质量为1千克的物体被人用手由静止向上提升l米，这时物体的速度2米／秒，则下列说法中错误的是：（g取10米／秒2） ( ) （A）手对物体作功12焦。 （B）合外力对物体作功12焦。 (C)合外力对物体作功2焦。 （D）物体克服重力作功10焦。课堂训练：绳子的一端固定，另一端系一个物体，当它做稳定的圆锥摆运动时( )重力对物体做功，绳子的拉力不做功 。重力对物体不做功，绳子的拉力做功。重力和拉力都对物体做功。D．重力和拉力都对物体不做功。2．如图所示两物体与水平地面间摩擦系数相同，它们的质量相等，在甲图用力F1拉物体，在乙图用力F2推物体，两种情况下两物体都作匀速运动，经相同位移，则比较两种情况下合力所做的功，那么正确答案又是哪一个?( )A．W1=W2 B．W1＞W2 C．W1＜W2 D．无法比较3．一物体在力F作用下，在粗糙水平桌面上运动，下列说法正确的是：（ ）A．如果物体作匀加速运动，F一定对物体做正功。B．如果物体作匀减速运动，F一定对物体做负功。C．如果物体作匀减速运动，F可能对物体做正功。D．如果物体作匀减速运动，F可能对物体不做功。4．关于力对物体做功，下列说法正确的是( )A．重力对物体做功与物体运动的路径无关，只与始末位置有关。B．合外力对物体不做功，物体必定做匀速直线运动。C．作用力与反作用力在相同时间内所做的功一定大小相等，一正一负。D．滑动摩擦力对物体一定做负功。课后作业：l．如图小物块位于光滑的斜面上，斜面位于光滑的水平地面上，从地面上看，在小物块沿斜面下滑的过程中，斜面对小物块的作用力（ ） A．垂直于接触面，做功为零。 B．垂直于接触面，做功不为零。 C．不垂直于接触面，做功为零。 D．不垂直于接触面，做功不为零。2．质量为m的物体，沿水平面滑动了s的距离，则它作功的情况正确的说法是( ) A．重力做正功，支持力做负功。 B．重力做负功，支持力做正功。 C．重力和支持力都做正功，大小为mgS。 D．重力和支持力对物体都不做功。3．如图所示，物体由静止开始分别沿不同斜面由顶端A滑至底端B，两次下滑的路径分别为图中的I和II，两次物体与斜面的摩擦系数相同，且不计路径II中转折处的能量损失，则两次摩擦力对物体所做的功( )A．第一次小B．第二次小 C．两次一样大D．无法确定4．如图所示，绳的一端通过滑轮沿与水平方向成θ角施一恒力F，使木块水平向右移动s距离，在此过程中，恒力F做功为( ) A．FScosθ B．Fs(1+cosθ) C．2Fs D．2Fscosθ5．如图所示，质量为m的滑块放在倾角为θ的斜面体M上，运动过程中滑块与斜面体始终相对静止，下列说法中正确的有( ) A．斜面体向右匀速移动距离s，斜面体对滑块没有做功。 B．若斜面体向上匀速移动距离s，斜面体对滑块做功mgs。 C．斜面体向左以加速度a移动距离s，斜面体对滑块做的功为mas。 D．斜面体以加速度a匀加速向下移动距离s，斜面体对滑块做的功为m（g+a）s。6．如图所示，利用动滑轮来吊起质量为20千克的物体，已知拉力F=140牛，滑轮与绳的质量以及摩擦均不计，则当物体由静止开始升高l米时，拉力F对物体所做的功为( ) A．40焦；B．80焦：C．140焦：D．280焦．7．斜面长为s，高为h，一质量为m的木块恰能沿斜面匀速下滑，若将此木块从斜面底端拉到顶端，拉力做功不少于（ ） A．mgh B．2mgh C．mgs D．2mgs 8．起重机把质量为1吨的货物由静止开始匀加速提升，加速度大小是1米／秒2，若g取10米／秒2，则在1秒内起重机对货物所做的功是（ ） A．500焦；B．4500焦；C．5000焦；D．5500焦．9．起重机的吊钩下挂着质量为m的木箱，如果木箱以加速度a匀减速下降了高度h，则木箱克服钢索拉力所做的功为( )A．mgh B．m(g-a)h C．m（g+a）h D．m(a-g)h10．如图所示，板长为L，B端放有质量为m的小物体P，物体与板的摩擦系数为μ，开始时板水平，若在缓慢转过一个小角度a的过程中，物体保持与板相对静止，则这个过程中( )A．摩擦力对P做功Wf=μmgcosa (1-cosa)B．摩擦力对P做功Wf=mgsina(1-cosa)C．弹力对P做功为WN=mgcosa·LsinaD．板对P做功为W板=mgLsina11．如图所示，质量为m的物块P放在倾角为a的光滑直角劈Q上，今用水平力F推劈，由静止开始使劈在光滑水平面上运动距离s，P、Q相对静止，则( ) A．P所受合力的功为零。B．Q对P的作用力做的功为s·mgtgα。C．此时P的动能为s·mgtgαD．此时Q对P的作用力的功率为mgtgα·12.如图所示，绷紧的传送带始终保持着大小为v=4m/s的速度水平匀速运动。一质量m=1kg的小物体无初速地放到皮带A处，物块与皮带间的滑动动摩擦因数μ=0．2，A、B之间距离s=6m。求物块从A运动到B的过程中摩擦力对物块做多少功?(取g=lOm/s2)
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