人教版 (新课标)必修22.功导学案

     班级_________  组别_________  座号_________ 姓名_________

学习目标

1.理解动能、势能及能量的概念与意义。

2.通过实验理解能量守恒定律。

3.掌握功的概念，理解做功的两个必要因素。

4.掌握并能应用功的公式分析计算实际问题 。

5.理解正功、负功的含义 。

重点：1.理解功的概念。

      2.应用功的公式计算力对物体所做的功。

难点：1.功是标量，但有正、负之分。

      2.正确区分“物体在力的方向上的位移”和“物体的实际位移”。

学习过程

一．课前预习，自主学习

(一)、追寻守恒量

1．伽利略斜面实验的探究

(1)实验现象：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。

(2)能量概念的引入：实验中始、末位置高度相同，小球运动中守恒的量称为_____或___。

2.能量概念

(1)动能：物体由于_____而具有的能量。

(2)势能：相互作用的物体凭借其_____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_____和______可相互转化。

二、功

1.功的概念和公式

概念:物体受到力的作用，并在力的方向上发生了位移，这个力一定对物体_______

必要因素：(1)力   ，(2)物体在_________上发生了位移

公式：(1)力F与位移L同向时：W=_______ (2)力F与位移L有夹角α时：W=_______

符号含义：F、L、α分别表示_________、___________、________________

符号单位：功的单位是_______，即____2.正功和负功

(1)当     时，cosα__0，W__0。这表示当力F的方向与位移l的方向垂直时，力F_______。

(2)当α＜   时，cosα___0，W___0。这表示力F对物体做_____。

(3)当  ＜α≤π时，cosα___0，W___0。这表示力F对物体做______。往往说成“物体_____力F做功”。

3.总功

当一个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，等于各个力分别对物体所做功的_______，可以证明，它也就是这几个力的_____对物体所做的功。

【判一判】

(1)因为功有正负，所以功是矢量。(   )

(2)功的大小只由力和位移决定。(   )

(3)当起重机沿水平方向匀速移动重物时，钢绳的拉力对重物不做功。(   )

(4)推墙时，人累得气喘吁吁，人对墙做了功。(   )

二．课堂导学，小组合作探究

主题一：追寻守恒量

1. 实验：让小球从A点无初速释放，小球高度先降低，速度不断增大，当到达最低点时速度最大，然后上升，速度不断减小，高度不断增大，当到达最高点时速度为零，且小球能上升到原来的高度。试用能量的观点来分析实验的过程。

2.在上面的实验中，如果把小球放在油中做实验，小球还能到达原来的高度吗？能量还守恒吗？

提示：小球不能到达原来的高度，但能量依然守恒。此时有一部分能量转化为动能和势能以外的其他形式的能。

【知识点拨】

三点点拨“追寻守恒量”

1．伽利略的理想斜面实验使我们认识到不同形式能量间能发生转化并保持能量守恒，从而引入了能量的概念。

2．动能与势能

(1)势能：与势能大小有关的因素有物体间的相互作用力和物体间的相对位置。

(2)动能：物体的动能不但与物体的速度有关，还与物体的质量有关。

3．动能和势能在相互转化的过程中能量守恒。

动能和势能可以相互转化。若不计空气阻力和碰撞时的能量损失，动能和势能的总量保持不变。

【探究归纳】追寻守恒量

1.“守恒量”是自然界中隐藏于现象中的一个反映其本质的物理量。

2.能量守恒是自然界最普遍、最基本的规律之一。

【典例1】物质、能量、信息是构成世界的基本元素，下面关于能量的认识中正确的是(  )

A.能量是一个守恒量

B.同一个物体可能同时具有多种不同形式的能量C.地面上滚动的足球最终停下来，说明能量消失了

D.物体对外做了功，它一定具有能量

【思路点拨】解答本题要注意以下两点：(1)要能真正理解能量守恒的思想。(2)要知道一些简单的能量转化之间的关系。

主题二：功的概念和公式

1. 如图，马车在马的水平恒力F的作用下前进的位移为L，则力F做多少功？(分析时请画出原理图)

提示：原理图如图所示

力的方向与位移的方向相同，所以力F做的功为W=FL。

2.如果马的拉力F的方向与马车运动方向并不一致，也不与马车运动方向垂直，即力F的方向与运动方向成某一角度，力F对物体有没有做功呢？若做了功，所做的功又是多少呢？(请画出原理图帮助分析)

【思路分析】当力F的方向与位移L的方向相同时，力F做的功为W=FL；当力F的方向与位移L的方向垂直时，力F不做功；当力F的方向与位移L的方向夹角为α时，分析力F做的功，可等效为沿力方向的位移与力的乘积或等效为沿位移方向的力与位移的乘积。

提示：原理图如图所示。

【探究归纳】

功的概念和公式

1.功的两个必要因素：力和沿力的方向发生的位移。

2.功的公式：W=Flcosα

(1)F一般指恒力，l是相对于地面的位移，α是力的方向与位移的方向的夹角。

(2)力对物体做功，只与F、l、α有关，与物体的运动状态无关。

主题三：正功、负功、总功

1.人推木箱前进时，推力和摩擦力对木箱有没有做功？如果做功的话，分别做的是正功还是负功？ 试结合表格分析做正功和负功的方法。

2. 若一个物体在几个力F1、F2、F3…的共同作用下，运动的位移为s，如何计算所有外力对物体做的总功？提示：方法一：所有外力对物体做的总功等于各个力分别对物体做功的代数和：W总＝W1+W2+W3+…=F1scosα1+F2scosα2+F3scosα3+…

方法二：所有外力对这个物体做的总功等于这些外力的合力对该物体做的功，

    即W总=F合scosα。

【探究归纳】正功、负功、总功

1.正功：力对物体做正功，这个力对物体来说是动力。物体获得了能量，力与位移夹角0°≤α<90°。

2.负功：力对物体做负功，这个力对物体来说是阻力。物体失去了能量，力与位移夹角α满足90°<α≤180°。

3.总功的计算方法

(1)求各分力的合力做功。(2)求各分力做功的代数和。

三．自主归纳整理本节学习的知识

四．分层达标训练

【基础达标】

1．在如图所示的伽利略理想斜面实验中(斜面光滑)，以下说法正确的是(   )

A．小球从A到B运动的过程中动能保持不变

B．小球从A到B运动的过程中势能减少

C．只有小球从B到C运动的过程中动能和势能的总和不变

D．小球在斜面CD上运动的最大距离等于AB

2.用水平恒力F作用于质量为M的物体上，使之在光滑的水平面上沿力的方向移动距离l，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沿力的方向移动同样的距离l，恒力做功为W2，则两次恒力做功的关系是(   )

A．W1>W2　　　B．W1<W2　　　C．W1＝W2　　　D．无法判断

3.起重机以a=1 m/s2的加速度，将重G=104 N的货物由静止匀加速竖直向上提升。那么，在1 s内起重机对货物做的功是(g=10 m/s2)(   )

A.500 J　　　B.5 000 J　　　C.4 500 J　　　D.5 500 J

4.某同学家里装修，她帮着家长粉刷墙壁。关于刷子和墙之间的摩擦力做功情况，下列说法正确的是(   )

[墙对刷子的摩擦力做正功         B．墙对刷子的摩擦力做负功

C．刷子对墙的摩擦力做正功         D．刷子对墙的摩擦力做负功[5.(2012·虹口高一检测)如图所示，物体沿弧形轨道滑下后进入足够长的水平传送带，传送带以图示方向匀速运转，则传送带对物体做功的情况可能是(   )

A.始终不做功     B.先做负功后做正功C.先做正功后不做功   D.先做负功后不做功

6.如图所示，两个互相垂直的力F1和F2作用在同一物体上，使物体运动，物体通过一段位移时，力F1对物体做功4 J，力F2对物体做功3 J，则力F1和F2的合力对物体做功为(   )

A．7 J　　　B．1 J　　　C．5 J　　　D．3.5 J

7.(2012·长春高一检测)如图所示，用F=5.0 N的水平拉力，使质量m=5.0 kg的物体由静止开始沿光滑水平面做匀加速直线运动。求：

(1)物体开始运动后t=2.0 s内通过的距离x；

(2)这段时间内，力F对物体做的功W。

【能力提升】

8.(2012·温州高一检测)如图所示，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(  )

A．拉力变为2F    B．时间变为2t    C．物体质量变为

D．拉力大小不变，但方向改为与水平面平行

9.某物体同时受到三个力作用而做匀减速直线运动，其中 F1与加速度 a 的方向相同，F2与速度v的方向相同，F3与速度v的方向相反，则(   )

A．F1对物体做正功       B．F2对物体做正功

C．F3对物体做正功       D．合外力对物体做负功

10.质量为10 kg的物体在拉力作用下运动，求下列各种情况下拉力做的功(g取10 m/s2)：

(1)拉力沿水平方向，物体在动摩擦因数为0.25的水平地面上匀速移动4 m;

(2)拉力沿水平方向，物体在动摩擦因数为0.25的水平地面上以2 m/s2的加速度匀加速移动4 m;

(3)用大小为50 N，与水平方向成37°角的斜向上的拉力拉物体，使物体沿水平地面移动4 m，物体与地面间的动摩擦因数为0.25;

(4)物体在竖直向上的拉力作用下，以2 m/s2的加速度匀加速上升4 m。

11.水平面上有一倾角为θ的斜面，质量为m的物体静止在斜面上，现用水平力F推动斜面，使物体和斜面一起匀速向前移动距离L，求物体所受各力做的功各是多少？