2021学年1.追寻守恒量——能量导学案

7.1 《追寻守恒量——能量》

7.2《功》

导学案

【学习目标】

⒈  正确理解能量守恒的思想以及功的概念。

2．理解功的概念。

3． (1)知道计算机械功的公式W=Fscosα；知道在国际单位制中，功的单位是焦耳(J)；知道功是标量。

(2)能够用公式W=Fscosα进行有关计算

【重点难点】1、功的计算    2、正功负功的理解  3 总功

【学法指导】

认真阅读教材，体会能量转化和守恒的思想，加深对能量转化和守恒的感性认识。观察教材插图，体会做功的要素和功的正负。

【知识链接】

要点一 能及其转化与守恒的认识

能是描述物质(或系统)运动状态的一个物理量，是物质运动的一种量度．任何物质都离不开运动，在自然界中物质的运动是多种多样的，相对于各种不同的运动形式，就有各种不同形式的能量．自然界中主要有机械能、热能、光能、电磁能和原子能等．各种不同形式的能可以相互转化，而在转化过程中，能的总量是不变的，这是能的最基本的性质．

如图所示为伽利略的理想斜面示意图．伽利略发现：无论斜面B比斜面A陡些还是缓些，小球最后总会在斜面上的某点速度变为0，这点距斜面底端的竖直高度与它出发时的高度相同．这个过程中势能先转化为动能，动能又转化为势能，动能和势能的总量保持不变，因此小球才能上升到与出发点等高处．

能量守恒告诉我们，尽管物质世界千变万化，但这种变化不是没有规律的，基本的规律就是守恒定律，也就是说，一切运动变化无论属于什么形式，反映什么样的物质特性，都要满足一定的守恒定律．机械能守恒定律是人们在认识到动能和势能的具体形式，以及探索了它们之间能以一定的数量关系相互转化之后建立起来的．

【学习过程】

一、功的概念

1、功：一个物体受到力的作用，如果在力的方向上发生一段_____，这个力就对物体做了功.

2、做功的两个不可缺少的因素：__    _和在力的方向上发生的__     ___.

3、功的公式

(1）如图，力F的方向与位移方向一致，力F所做的   功等于            与              的乘积。

用公式表示：                  

(2）如图，当力F的方向与位移方向成某一角度时，可以把力F分解为两个分力：

                        和                           。

物体在分力F1的方向上发生的位移是L，所以分力F1所做的功是

              ；物体在分力F2的方向上没有发生位移，所以F2所做的功等于0。因此，力F对物体所做的功等于F1对物体做的功。

用公式表示：                          。

总结：

★力对物体所做的功，等于                、                  、                     这三者的乘积。

功的单位：____  _，符号是__  _.功是__  _(矢、标)量.

★说明：（1）公式W＝Ｆscosα只能计算       （恒力还是变力）做的功

       （2）公式中的S指力的作用点相对于        位移。

       （3）α是       和       的夹角

尝试应用1：课本59页第1题

二、正功和负功：

根据W＝Ｆscosα可知：

（1）当α=________时，cosα=0，Ｗ＝０.即当力F和位移s_____时，力F对物体不做功.这种情况，物体在力F的方向上没有发生位移.

（2）当___ ≤ α ＜________时，cosα＞0，W＞0.即当力F跟位移s的夹角为__  _(锐、钝)角时，力F对物体做正功，这时力F是__   _ (动、阻)力，所以，动力对物体做     功.

（3）当________＜α  ≤_  __时，cosα＜0 ， W＜0.即当力F跟位移s的夹角为__  _(锐、钝)角时，力F对物体做负功，这时力F是__     _(动、阻)力，所以，动力对物体做    功。一个力对物体做负功，又常说成物体克服这个力做正功(取绝对值)

合作探究：功是标量，为什么有正功和负功之分？负功的负号的意义是什么？

尝试应用2：课本60页第2题。

三  总功

看课本59页的例题，看求总功能用几种方法：

总结：总功的两种求法：

法一：                                                                             

法二：                                                                            

思考：如何理解各个力做功的代数和

巩固练习：课本60页的3题

【训练测试】

1．在下列事例中，哪些属于动能和势能相互转化、而动能和势能的总和是保持不变的(　　)

A．游乐园中的海盗船，如果没有摩擦和空气阻力，船在摇摆过程中的运动B．在不计空气阻力的情况下，将一小球竖直上抛，小球从抛出点到落回抛出点的运动过程

C．物体以一定的速度沿粗糙的固定斜面上滑而达到一定的高度

D．自行车从斜坡顶端由静止滑下

2．在如图所示的实验中，小球每次从光滑斜面的左端A自由滑下，每次都能到达右端与A等高的B点．关于其原因，下列说法中正确的是(　　)

A．是因为小球总是记得自己的高度

B．是因为小球在运动过程中，始终保持能量守恒

C．是因为小球在运动过程中，始终保持势能守恒D．是因为小球在运动过程中，始终保持动能守恒

3． 关于功，下列说法正确的是(　　)

A．因为功有正负，所以功是矢量

B．因为力是矢量，所以功也是矢量

C．若某一个力对物体不做功，说明该物体一定没有位移

D．一个恒力对物体做的功等于这个力的大小、物体位移的大小及力和位移间夹角的余弦三者的乘积

4． 如图所示，一小孩和一大人都以水平的力匀速推动相同的木箱在相同的路面走同样的位移(推箱的速度大小如图中所注)，比较此过程中两人分别对木箱做功的多少(　　)

A．大人做的功多

B．小孩做的功多

C．大人和小孩做的功一样多

D．条件不足，无法判断

5 下列关于力做功的说法中正确的是(　　)

A．滑动摩擦力对物体一定做负功

B．静摩擦力对物体可能做正功

C．作用力的功与反作用力的功代数和一定为零

D．合外力对物体不做功，物体一定处于平衡状态

6．一人乘电梯从1楼到20楼，在此过程中经历了先加速，后匀速，再减速的运动过程，则电梯支持力对人做功情况是(　　)

A．加速时做正功，匀速时不做功，减速时做负功

B．加速时做正功，匀速和减速时做负功

C．加速和匀速时做正功，减速时做负功

D．始终做正功

7． 一升降机箱底部装有若干个弹簧，设在某次事故中，升降机吊索在空中断裂，忽略摩擦和空气阻力影响，则升降机在从弹簧下端触地直到最低点的一段运动过程中(　　)

A．升降机的速度不断减小

B．升降机的加速度不断变大

C．先是弹力做的负功小于重力做的正功，然后是弹力做的负功大于重力做的正功

D．先是弹力做的负功大于重力做的正功，然后是弹力做的负功小于重力做的正功

8．物体A所受的力F随位移s发生如图所示的变化，求在这一过程中，力F对物体做的功是多少？

【参考答案】

1．答案：AB

解析：在没有摩擦和空气阻力的条件下，海盗船在摆动时势能和动能相互转化，每次摇摆都能达到相同的高度，总能量保持不变．在不计空气阻力的情况下，小球竖直上抛的运动是动能转变为势能、势能又转变为动能的过程，总能量保持不变；物体沿粗糙斜面运动和自行车沿斜坡下滑，是动能和势能相互转化，但动能和势能的总和减小，因为摩擦，物体会消耗一部分机械能．

2．答案：B

解析：小球在运动过程中守恒的“东西”是能量．

3．答案：D

解析：因为功是标量，所以A、B选项错；

根据W＝F·Lcosα可判断C错，D正确．

4．答案：C

解析：因为木箱匀速运动，小孩和大小所用的推力相等，又所走的位移相同所以做功一样多，C选项正确．

5．答案：B

6．答案：D

解析：在加速、匀速、减速的过程中，支持力与人的位移方向始终相同，所以支持力始终对人做正功．

7．答案：C

8．答案：6J解析：在“F－s”图象上，图象与坐标轴所围成的“面积”就表示力F对物体所做的功

W＝(3＋4)×2－×1×2＝6(J)

【学习反思】

做功的两个要素是什么？怎样理解正功和负功？