第四章 机械能及其守恒定律 第1节 功 核心素养导学 物理观念 (1)能理解功的概念,掌握做功的两个必要因素。 (2)能从特殊到一般,掌握功的一般表达式。 (3)正确理解功的标量性,掌握正功和负功的正确含义。 科学思维 能在实际情况中判断力的做功情况,进而分析该力做功给物体带来的相应能量的变化。 科学态度与责任 在学习、理解功的概念和计算功的数值的过程中,培养科学、严谨的研究态度,了解机械做功对推动人类社会发展的现实意义。 一、功的概念的起源 1.定义 如果物体受到力的作用,并在力的方向上发生了 ,我们就说力对物体做了功。 2.做功的必要因素 作用在物体上的力和物体在力的方向上发生的 。 二、功的计算 1.力对物体所做的功,等于 的大小、 的大小、力和位移夹角的 这三者的乘积。 2.公式:W= 。 3.功是 (选填“标量”或“矢量”)。 4.单位:在国际单位制中,功的单位是 ,简称焦,符号是J,1 J= =1 kg·m2/s2。 三、功的正负 夹角α的范围 做功情况 物理意义 0≤α< W>0,即力F对物体做正功 力是 <α≤π W<0,即力F对物体做 力是阻力 α= W=0,即力F对物体 力既不是动力,也不是阻力 (1)功的正负由力与位移方向之间的夹角大小决定,与正方向的选取无关。 (2)功是标量,只有大小没有方向,比较做功的多少时,只比较功的绝对值。 1.观察下面图中的情景,思考下列问题: (1)图甲中,运动员对杠铃有没有做功 (2)图乙中,人对水桶有没有做功 2.如图,在以下所描述的情景中,请对做功情况作出判断: (1)如图甲所示,运动员下滑过程中,雪面的支持力做正功。 ( ) (2)如图乙所示,运动员借助竿子起跳过程中,竿子一直对运动员做正功。 ( ) (3)如图丙所示,运动员将冰壶向前推的过程中,对冰壶做正功。 ( ) (4)如图丁所示,羽毛球被击出后,在落地的过程中,重力对它做了2 J的功,水平风力对它做了1 J的功,根据平行四边形定则,重力和风力对羽毛球做的总功W= J= J。 ( ) 新知学习(一) 对功的理解 [任务驱动] 如图所示,马拉着小车(包括人)沿水平面匀速前进了一段距离。 (1)小车(包括人)受到几个力作用 每个力对小车做功吗 是正功还是负功 (2)马对小车做的功是否等于马的拉力F(设F与水平方向的夹角为α)和小车的位移x的乘积 (3)拉力F一般分解为哪两个分力 F做的功与哪个分力做的功相同 [重点释解] 1.对公式W=Fxcos α的理解 (1)某一恒力F对物体做的功,只与F、x、α有关,与物体的运动状态及物体是否还受其他作用力等因素无关。 (2)功是标量,没有方向,但是有正负。 (3)公式W=Fxcos α适用于计算恒力做功,若是变力,此公式不再适用。 2.正功和负功的意义 3.正功和负功的判断 (1)根据力F与位移x方向的夹角α大小判断———适用于直线运动中恒力做功: ①0≤α<,力F对物体做正功,力F是动力; ②α=,力F对物体不做功; ③<α≤π,力F对物体做负功(或者说物体克服力F做功),力F是阻力。 (2)根据力F与瞬时速度v方向的夹角θ大小判断———常用于曲线运动: ①0≤θ<,力F对物体做正功,力F是动力(如图中F1所示); ②θ=,力F对物体不做功(如图中F2所示); ③<θ≤π,力F对物体做负功(或者说物体克服力F做功),力F是阻力(如图中F3所示)。 [针对训练] 1.如图所示,木块相对斜面静止,并一起沿水平方向向右匀速运动。运动过程中,斜面对木块的支持力和摩擦力的做功情况是 ( ) A.支持力不做功 B.支持力做负功 C.摩擦力做负功 D.摩擦力做正功 2.(2024·海南高考)神舟十七号载人飞船返回舱于2024年4月30日在东风着陆场成功着陆,在飞船返回至离地面十几公里时打开主伞,飞船快速减速,返回舱速度大大减小,在减速过程中 ( ) A.返回舱处于超重状态 B.返回舱处于失重状态 C.主伞的拉力不 ... ...
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