物理：712追寻守恒量--能量_功__课件(新人教版必修2).ppt

劳厄劳厄创创设设情情境境物理学的任务是发现普遍的自然规律。因为这样的规律的最简单的形式之一表现为某种物理量的不变性，所以对守恒量的寻求不仅是合理的，而且也是极为重要的研究方向。1 1 伽利略的理想实验说明什么？伽利略的理想实验说明什么？2 什么是势能和动能？什么是势能和动能？3 你能举出生活中的守恒事例吗？你能举出生活中的守恒事例吗？自自主主学学习习科科学学探探索索伽利略的理想实验：伽利略的理想实验：伽利略理想斜伽利略理想斜面实验（斜面面实验（斜面均光滑）均光滑）ABhh科科学学探探索索下滚过程下滚过程上滚过程上滚过程高高 度度速速 度度伽利略斜面实验表明，小球在运动过程伽利略斜面实验表明，小球在运动过程中，中，“有某一量是守恒的有某一量是守恒的”，这个量叫，这个量叫做能量或能。做能量或能。说明：能量与物体的运动相对应，说明：能量与物体的运动相对应，是对物体不同运动形式的统一的量是对物体不同运动形式的统一的量度，不同的运动形式对应不同的能度，不同的运动形式对应不同的能量。量。问问题题归归纳纳相互作用的物相互作用的物体凭借其位置体凭借其位置而具有的能，而具有的能，叫做势能。势叫做势能。势能包括能包括重力势重力势能能和和弹性势能弹性势能物体由于运动物体由于运动而具有的能，而具有的能，叫做动能。叫做动能。实实例例分分析析探究探究1：滚摆中的能量转化滚摆中的能量转化探究探究2：单摆中的能量转化单摆中的能量转化1在图在图5-1所示的伽利略的斜面理想实验中（斜所示的伽利略的斜面理想实验中（斜面光滑），以下说法正确的是面光滑），以下说法正确的是 ( ) A小球从小球从A到到B运动的过程动能保持不变运动的过程动能保持不变 B小球从小球从A到到B运动的过程势能减少运动的过程势能减少 C只有小球从只有小球从B到到C运动的过程中动能和势能运动的过程中动能和势能的总和不变的总和不变 D小球在斜面小球在斜面CD上运动的最大距离等于上运动的最大距离等于AB2下列实例中下列实例中,动能转化为势能的是动能转化为势能的是 ( ) A竖直上抛的正在上升的石块竖直上抛的正在上升的石块. B上紧发条的玩具汽车正在行驶上紧发条的玩具汽车正在行驶. C从高处下落的乒乓球从高处下落的乒乓球 D从斜槽上滚下的钢珠从斜槽上滚下的钢珠 图 5 - 1 C D B A BA学学生生练练习习3关于伽利略的斜面实验关于伽利略的斜面实验,以下说法正确以下说法正确的是的是 （ ） A无论斜面是否光滑无论斜面是否光滑,小球滚上的高度小球滚上的高度一定与释放的高度相同一定与释放的高度相同. B实际上实际上,小球滚上的高度会比释放的小球滚上的高度会比释放的高度要小一些高度要小一些. C只有在斜面绝对光滑的理想条件下只有在斜面绝对光滑的理想条件下,小球滚上的高度才与释放的高度相同小球滚上的高度才与释放的高度相同. D伽利略的斜面理想实验反映了在小伽利略的斜面理想实验反映了在小球的运动过程中存在某个守恒量球的运动过程中存在某个守恒量.BCD学学生生练练习习创创设设情情境境 在认识在认识能量能量的历史过程中，人们建的历史过程中，人们建立了立了功功的概念，因而的概念，因而功功和和能能是两个密切是两个密切联系的物理量，即如果物体在联系的物理量，即如果物体在力力的作用的作用下下能量能量发生了变化，那么这个发生了变化，那么这个力力一定对一定对物体做了物体做了功功。 那么，功的概念是怎么建立的，我们那么，功的概念是怎么建立的，我们又怎样计算呢？又怎样计算呢？请同学们回忆初中学过的功的知识，举请同学们回忆初中学过的功的知识，举例说明什么是做功过程？做功过程需要例说明什么是做功过程？做功过程需要满足什么条件？满足什么条件？创创设设情情境境做功的两个必要因素：做功的两个必要因素：公式公式: W= Fl功的单位功的单位: 焦耳焦耳 符号符号: J力力物体在力的方向上通过一定的距离物体在力的方向上通过一定的距离发生位移发生位移问问题题归归纳纳F F如图如图,物块在水平拉力物块在水平拉力F作用下发生位移作用下发生位移l拉力拉力F 做功做功 W= FlFlmgf重力重力mg 不做功不做功支持力支持力FN不做功不做功FN问问题题归归纳纳做功的两个必要因素：做功的两个必要因素：力力物体在力的方向上物体在力的方向上发生位移发生位移力的方向力的方向和和位移的方向位移的方向相同时，相同时， W = Fl力的方向力的方向和和位移的方向位移的方向垂直时，垂直时， 不做功不做功力的方向力的方向和和位移的方向位移的方向夹角夹角 时时 ？设设置置疑疑问问F结论：结论：lFFFFcosWFl 其中其中 为为力的方向力的方向与与位移的方向位移的方向之间的夹角之间的夹角 方案方案1：分解力：分解力合合作作探探究究结论：结论：Flll FcosWFl 其中其中 为为力的方向力的方向与与位移的方向位移的方向之间的夹角之间的夹角 方案方案2：分解位移：分解位移合合作作探探究究说明说明: :cosWFl 力和位移必须具备力和位移必须具备同时性同时性只适用于求只适用于求恒力恒力做功做功 F 表示力的大小，表示力的大小，l 表示位移的大小，表示位移的大小， 表示力的方向和位移的方向之间的夹角表示力的方向和位移的方向之间的夹角 问问题题归归纳纳如何判断如何判断力的方向力的方向与与位移的方向位移的方向之间之间的夹角？的夹角？ 数学知识：数学知识：两条直线的夹角两条直线的夹角两条有向线段的夹角两条有向线段的夹角 090 0180 知知识识回回顾顾讨论讨论: :cosWFl 当当 时时, ,当当 时时, ,当当 时时, , 090 90 90180(0180 ) 合合作作探探究究W 0，力对物体做，力对物体做正功正功；W = 0，力对物体，力对物体不做功不做功；W 0，力对物体做，力对物体做负功负功,或说成或说成物体物体克服这个力做功克服这个力做功.丁丁FlFl丙丙 甲甲Fl 乙乙Fl 小车的位移为小车的位移为 l ，水平向右，水平向右，求外力求外力 F 做的功做的功合合作作探探究究思考：功是标量还是矢量？思考：功是标量还是矢量？如何判断一个物理量是标量还是矢量？如何判断一个物理量是标量还是矢量？1 1、标量没有方向，矢量有方向、标量没有方向，矢量有方向2 2、运算法则、运算法则标量代数相加减，矢量加减满足平行四边形法则标量代数相加减，矢量加减满足平行四边形法则设设置置问问题题在光滑水平面上，物体受两个沿水平方向、在光滑水平面上，物体受两个沿水平方向、互相垂直的大小分别为互相垂直的大小分别为3N和和4N的恒力，从的恒力，从静止开始运动静止开始运动10m，求每个力做的功和合，求每个力做的功和合力做的功。力做的功。4N3NF=5N结论：功是标量结论：功是标量50JW总总232JW118JW代数和代数和功的正、负号不表示方向，仅表示做功的效果不同功的正、负号不表示方向，仅表示做功的效果不同合合作作探探究究计算几个力所做总功的方法：计算几个力所做总功的方法：（2）先求出各个力所做的功，再求其代）先求出各个力所做的功，再求其代数和数和（1）先求出这几个力的合力）先求出这几个力的合力 F 的大小和的大小和方向，再求合力方向，再求合力 F 所做的功，即为总功所做的功，即为总功cosWFl 111cosWFl 222cosWF l 121122coscosWWWFlF l分分组组探探究究例例1 : 一个质量一个质量 m = 150kg 的雪橇，受到与水平方的雪橇，受到与水平方 向成向成 角斜向上方的拉力角斜向上方的拉力F =500N，在，在 水平地面上移动的距离水平地面上移动的距离l=5m。物体与地面的。物体与地面的 滑动摩擦力滑动摩擦力 f =100N，求力对物体所做的总功。，求力对物体所做的总功。37 例例2 : 如图所示如图所示, 光滑斜面长为光滑斜面长为 l ,底角为底角为 ，固，固 定在水平地面上，一质量为定在水平地面上，一质量为 m 的物块（不的物块（不 计大小）由斜面顶端开始下滑计大小）由斜面顶端开始下滑,求物块下滑求物块下滑 至底端的过程中各力做的功至底端的过程中各力做的功. mgFNmgFNl 例例3: 如图所示，在倾角如图所示，在倾角 = 37的斜面上，质的斜面上，质 量量m=10 kg的物体在平行斜面向上的拉力的物体在平行斜面向上的拉力 F = 120 N作用下，沿斜面上滑距离作用下，沿斜面上滑距离l = 2 m， 已知物体与斜面间动摩擦因数已知物体与斜面间动摩擦因数 = 0.5。 （1）计算各力对物体做的功；）计算各力对物体做的功； （2）计算物体所受各力所做的总功。）计算物体所受各力所做的总功。 （取（取g = 10 m/s2） F例例4:4:如图所示如图所示, ,物体物体A放置在放置在水平桌面上，其右侧水平桌面上，其右侧 固定着一个定滑轮固定着一个定滑轮O，细绳跨过定滑轮，细绳跨过定滑轮, ,一端一端P 固定在墙壁上，在另一端固定在墙壁上，在另一端Q用水平力用水平力F向右，向右， 物体物体A向右滑动向右滑动l的过程中，力的过程中，力F做了多少功做了多少功?（上、下两段绳均保持水平，不计滑（上、下两段绳均保持水平，不计滑 轮及绳的质量）轮及绳的质量） PQFAO正代表动力做功正代表动力做功, ,使物体的能量增加，使物体的能量增加，负代表阻力做功负代表阻力做功, ,使物体的能量减少使物体的能量减少cosWFl 功是标量，没有方向、但是有正负功是标量，没有方向、但是有正负. .只适用于求只适用于求恒力恒力做功做功课课堂堂小小结结一、伽利略斜面实验表明：一、伽利略斜面实验表明： “ “有某一量是守恒的有某一量是守恒的”，这个量叫做能量。，这个量叫做能量。 1 1、势能：相互作用的物体凭借其位置而具、势能：相互作用的物体凭借其位置而具有的能量。有的能量。 2 2、动能：物体由于运动而具有的能量。、动能：物体由于运动而具有的能量。二二 功功