人教版（2003）高中物理必修二第七章机械能守恒定律——追寻守恒量 功

第七章机械能守恒定律追寻守恒量功人教版必修2 诺贝尔物理奖获得者费恩曼曾说：有一个事实,如果你愿意也可以说是一条定律,支配着至今所知的一切现象……这条定律就是能量守恒定律,它指出有某个量,我们把它称为能量,在自然界经历的多种多样的变化中它不变化,那是一个最抽象的概念……然而正是这个最抽象的概念，却是物理学中最重要、意义也最深远的概念之一。 请列举生活中能量转化的例子 伽利略理想实验等　高小球“记得”原来的高度 关于小球运动过程的描述1、小球从一个斜面的某一高度由静止滑下，并运动到另一个斜面的同一高度，经历了哪几个运动过程？2、这些过程各有什么特点？ 1、小球经历了先加速后减速的过程2、在加速过程中,小球速度增大,位置高度减小;在减速运动过程中，小球速度在减小，但位置高度在增大 分析各个过程运动和力的关系1、下滑过程小球所受合力方向与运动方向一致，小球做加速运动，直到斜面底端，速度达到最大2、上滑过程小球所受合力方向与运动方向相反，小球做减速运动，直到速度为零 可见，如果斜面是光滑的，当小球滑上另一个斜面的相同高度时，速度为零，小球好像“记得”自己起始的高度，然后重复前面的运动。 结论伽利略斜面实验表明：小球在运动过程中，“有某一量是守恒的”，这个量叫能量。相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫做势能。物体由于运动而具有的能量叫做动能。 请用动能和势能的概念来描述伽利略的斜面实验 伽利略理想实验等　高A到B动能增加,势能减少B到C势能增加,动能减少ABC 例题2：在光滑地面上，一弹簧一端固定竖直墙上，另一端连着一个小球，用力压缩弹簧，释放后，试分析能量转化关系。分析:弹簧被压缩,贮存了能量（弹性势能）,然后又逐渐转化为小球的动能，当弹簧恢复到原长时,势能为零,球的动能最大,在弹簧伸长过程中，球的动能减少,弹簧的势能又增加,球在往复运动过程中,球的动能与弹簧的势能相互转化,总的能量不变。 请注意：能量总是守恒的，但动能与势能的和不一定守恒，在存在摩擦力的情况下，机械能（动能与势力的和）不守恒，例如木箱沿斜面匀速下滑过程中，存在摩擦生热现象，总能量是守恒的，但机械能不守恒。 能量的转换和什么有关呢能量的转换和做功有关，能量转换的过程就是做功的过程，做了多少功，就有多少能量发生了转化。功是能量转换的量度 手托着书静止人推车未动这两个因素是严格的，缺一不可！2、做功的两个必要因素：（1）作用在物体上的力。（2）物体在力的方向上通过的位移。一、怎样才算做了功 在科学上，如果物体受到力的作用，并且在这个力的方向上通过一段距离，我们就说这个力对物体做了功。二、功的概念１、功的定义FSF 功等于力和物体在力的方向上通过的位移的乘积。①F方向与S的方向在一条直线上功=力×位移W=F·S２、功的计算SFF （焦、J）1焦耳=1牛顿·米功的单位：焦耳②F方向与S的方向不在一条直线上功=力在位移方向的分力×位移公式：W=F·S·cosαFF1F2αSFF1F2α注:公式中F为恒力 3、辨认力的方向与位移方向的夹角αFS甲答案：ααFS乙答案：π-ααFS丙答案：ααFS丁答案：π-α 三、正功和负功（一）对功的公式：W=FSCOSα的讨论(1)当α=0时，COSα=1，W=FS和我们在初中学过的功的公式相同。(2)当α=π/2时，COSα=0，W=0,这时我们就说力对物体没做功。举例。(3)当α<π/2时，COSα>0，W>0,这时我们就说力对物体做正功。举例。(4)当π/2<α≤π时，COSα<0，W<0这时我们就说力对物体做负功。举例。讨论1、 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。例如：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。２、理解与分析 三、几个力做功的计算例：如图，一个物体在拉力F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。αFFNfGsαFFNfG 解：重力和支持力不做功∵它们和位移的夹角为900F所做的功为：Ｗ1＝Fscosα，滑动摩擦力f所做的功为：Ｗ2＝fscos1800＝－fs各个力对物体所做功的代数和为：Ｗ=Ｗ1+Ｗ2=(Ｆcosα－f）s根据正交分解法求得物体所受的合力Ｆ=Ｆcosα－f，合力方向向右，与位移同向；合力所做的功为：Ｗ＝Ｆscos00＝（Ｆcosα－f）s 求解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可以用以下两种方法来求解。(1)分别求出每个力所做的功，然后求出所有功的代数和。即：W总=W1+W2+……+Wn(2)先求出物体所受的合力，然后再求出合力的功，即：W总=F合Scosα 拓展变力做功对于变力做功不能依定义式直接求解，但可依物理规律通过技巧的转化间接求解。1、可用（微元法）无限分小法来求,过程无限分小后，可认为每小段是恒力做功。2、平均力法：若变力大小随位移是线性变化，且方向不变时，可将变力的平均值求出后用公式计算:如弹簧的弹力做功就可以用此法计算。 3、利用Ｆ－Ｓ图像，Ｆ－Ｓ图线与坐标轴所包围的面积即是力Ｆ做功的数值。4、已知变力做功的平均功率Ｐ，则功Ｗ＝Ｐｔ。5、用动能定理进行求解：由动能定理Ｗ＝ΔＥＫ可知，将变力的功转换为物体动能的变化量，可将问题轻易解决。6、用功能关系进行求解。 1、在光滑的水平面和粗糙的水平面上各放一质量不同的木块，在相同的拉力作用下，通过相同的位移，拉力对木块做的功()A.在光滑的水平面上较多B.在粗糙的水平面上较多C.一样多D.由小车运动所需的时间决定C课堂练习 2、质量为m的物体沿倾角为θ的斜面匀速滑下，在通过位移L的过程中()A.重力对物体做功mgLB.重力对物体做功mgLsinC.支持力对物体做功mgLcosD.摩擦力对物体做正功，数值为mgLsinB 3、放在粗糙水平地面上的物体，在10N的水平拉力作用下，以6m/s的速度匀速移动4s，则拉力共做了功，摩擦阻力对物体做了的功.-240J240J 4、重20N的铁球在离地面40m的高处由静止开始下落，若空气阻力是球重的0.2倍，那么在铁球从开始下落到着地的过程中，重力对小球做的功，空气阻力对小球做的功为，小球克服空气阻力做的功为.800J-160J160J