追寻守恒量-能量功物理必修二.ppt

第七章 机械能守恒定律1、2 追寻守恒量能量 功 “有一个事实，如果你愿意，也可以有一个事实，如果你愿意，也可以说是一条定律，支配着至今所知的一切自说是一条定律，支配着至今所知的一切自然现象然现象这条定律称做这条定律称做能量守恒定律能量守恒定律。它指出它指出:某一个量，我们把它称为能量，某一个量，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化。那是一个最抽象的概念”诺贝尔物理学奖获得者费恩曼诺贝尔物理学奖获得者费恩曼能量无处不在能量无处不在一、伽利略斜面实验一、伽利略斜面实验小球小球“记得记得”原来的高度原来的高度“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 相互作用相互作用的物体凭借其的物体凭借其位置而具有的位置而具有的能量。能量。势势能能二、能量二、能量动动能能物物体体由由于于运运动动而而具具有有的的能能量量A AB Bh hh h分析伽利略理想斜面实验（斜面均光滑）分析伽利略理想斜面实验（斜面均光滑）阶段阶段物理量物理量下滚过程下滚过程上滚过程上滚过程高度（势能）高度（势能）速度（动能）速度（动能）逐渐减小逐渐减小逐渐增大逐渐增大逐渐增大逐渐增大逐渐减小逐渐减小三、动能与重力势能的相互转化三、动能与重力势能的相互转化单摆中的能量转化单摆中的能量转化水车水车 在物理变化的过程中，是否可能存在某一不变的在物理变化的过程中，是否可能存在某一不变的物理量呢？物理量呢？1.1.可行性：物质在运动变化过程中存在守恒量。可行性：物质在运动变化过程中存在守恒量。2.2.重要性：物质在运动变化过程中都要满足一定重要性：物质在运动变化过程中都要满足一定的守恒定律。的守恒定律。四、四、“追寻守恒量追寻守恒量”的意义的意义能量能量力力如果物体在力的作用下如果物体在力的作用下能量能量发生了发生了变化变化，那么这个力一，那么这个力一定对物体做了定对物体做了功功。木材在起重机的拉力作用下重力势能增加了木材在起重机的拉力作用下重力势能增加了握力器在手的压力作用下弹性势能增加了握力器在手的压力作用下弹性势能增加了 物体受到力的作用，并沿力的方向发生了一段位移，物体受到力的作用，并沿力的方向发生了一段位移，则该力对物体做了功。则该力对物体做了功。1.1.功的定义：功的定义：2.2.做功的两个必要因素：做功的两个必要因素：（1 1）作用在物体上的力）作用在物体上的力（2 2）物体在力的方向上发生了一段位移）物体在力的方向上发生了一段位移 吊环过程中支撑不动时，虽有力的作用，但没有发吊环过程中支撑不动时，虽有力的作用，但没有发生位移，因此力不做功。生位移，因此力不做功。lA AB B（1 1）当）当F F与与l同方向时同方向时:l（2 2）当）当F F与与l不同方向时，不同方向时，W=W=？A AB BF F1 1F F2 2F F F F3.3.功的计算公式：功的计算公式：F FF F也可以对位移进行分解也可以对位移进行分解力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小、力和位移力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小、力和位移的夹角的余弦三者的乘积。的夹角的余弦三者的乘积。W:W:力对物体所做的功力对物体所做的功.单位单位:焦耳焦耳(J)(J)(标量标量1J=1N1J=1Nm m)各符号的含义各符号的含义:F:F:物体受到的力物体受到的力.单位单位:牛顿牛顿(N)(N)l:物体发生的位移物体发生的位移.单位单位:米米(m)(m):力和位移之间的夹角力和位移之间的夹角.0,180.0,180 F F是作用在物体上的某个力（如是作用在物体上的某个力（如G G、N N、f f等），但等），但必为恒力必为恒力l是是F F的作用点相对于地面发生的位移的作用点相对于地面发生的位移 力对物体做的功只与力对物体做的功只与F F、l、三者有关，与物三者有关，与物体的运动状态等因素无关。体的运动状态等因素无关。（3 3）对公式）对公式 的理解：的理解：五、正功和负功五、正功和负功1.1.当当0 0时，时，coscos1 1，2.2.当当9090时，时，W W0 0，力对物体不做功，力对物体不做功空空中中吊吊车车3.3.当当0 09090时时，coscos0 0，W W0 0，力，力对对物体做正物体做正功，功，该该力力为为物体前物体前进进的的动动力。力。吉尼斯世界纪录吉尼斯世界纪录 强人拉动强人拉动5050吨卡车吨卡车4.4.当当9090180180时时，coscos0 0，W W0 0，力，力对对物体物体做做负负功，功，该该力成力成为为物体前物体前进进的阻力，往往的阻力，往往说说成成“物体克物体克服某力做功服某力做功”。提醒：提醒：1.1.功的正负不表示方向功的正负不表示方向,即功不是矢量即功不是矢量,而是标量而是标量.2.2.当力当力F F做正功时做正功时,说明说明F F的作用是促进物体的运动的作用是促进物体的运动(动力动力););当力当力F F做负功时做负功时,说明说明F F的作用是阻碍物体的运动的作用是阻碍物体的运动(阻力阻力).).做负功时做负功时,可表述为可表述为:物体克服这个力做功物体克服这个力做功.蜘蛛侠挡火车蜘蛛侠挡火车六、几个力做功的计算六、几个力做功的计算 如图，一个物体在拉力如图，一个物体在拉力F F的作用下，水平向右移动的的作用下，水平向右移动的位移为位移为s s，求各个力对物体做的功是多少；各个力对物体所，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是多少；物体所受的合力是多少；合力所做做功的代数和是多少；物体所受的合力是多少；合力所做的功是多少？的功是多少？F FF FN Nf fG Gs s解：解：重力和支持力不做功，因为它们和位移的夹角为重力和支持力不做功，因为它们和位移的夹角为9090；F F所做的功为：所做的功为：W W1 1FscosFscos，滑动摩擦力滑动摩擦力f f所做的功为：所做的功为：W W2 2fscos180fscos180fsfs，各个力对物体所做功的代数和为：各个力对物体所做功的代数和为：W=WW=W1 1+W+W2 2=(Fcos=(Fcosf f）s s，根据正交分解法求得物体所受的合力，根据正交分解法求得物体所受的合力，F F合合=Fcos=Fcosf f，合力方向向右，与位移同向；，合力方向向右，与位移同向；合力所做的功为：合力所做的功为：W WF F合合scos0scos0（FcosFcosf f）s s。当物体在几个力的共同作用下发生一段位移时，这当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什么方法来求解？几个力对物体所做的总功可以用什么方法来求解？求出各个力所做的功，则总功等于各个力所做功的求出各个力所做的功，则总功等于各个力所做功的代数和。代数和。求出各个力的合力，则总功等于合力所做的功。求出各个力的合力，则总功等于合力所做的功。（为合力与位移方向的夹角）为合力与位移方向的夹角）（W W自身含有符号）自身含有符号）1.1.诺贝尔物理奖获得者费恩曼曾说：诺贝尔物理奖获得者费恩曼曾说：“有一个事实，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一切现象”这条定律就是（这条定律就是（）A.A.牛顿第一定律牛顿第一定律 B.B.牛顿第二定律牛顿第二定律C.C.牛顿第三定律牛顿第三定律 D.D.能量守恒定律能量守恒定律D D2.2.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.A.竖直上抛的正在上升的小球竖直上抛的正在上升的小球B.B.上紧发条的玩具汽车正在行驶时上紧发条的玩具汽车正在行驶时C.C.从高处下落的石块从高处下落的石块D.D.从斜槽上滚下的小球从斜槽上滚下的小球A A3.3.如果我们把相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫做势如果我们把相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫做势能，把物体由于运动而具有的能量叫做动能能，把物体由于运动而具有的能量叫做动能,那么那么,伽利略的斜伽利略的斜面实验可以给我们一个启示面实验可以给我们一个启示,关于这个启示正确的是（关于这个启示正确的是（）小球在斜面小球在斜面A A上运动时上运动时,小球离地面的高度减小小球离地面的高度减小,速度增加速度增加,小球的速度是由高度转变而来的小球的速度是由高度转变而来的小球在斜面小球在斜面B B上运动时上运动时,小球离地面的高度增加小球离地面的高度增加,速度减小速度减小,小球的高度是由速度转变而来的小球的高度是由速度转变而来的小球在斜面小球在斜面A A上运动时上运动时,小球离地面的高度减小小球离地面的高度减小,速度增加速度增加,小球的动能是由势能转化而来的小球的动能是由势能转化而来的小球在斜面小球在斜面B B上运动时上运动时,小球离地面的高度增加小球离地面的高度增加,速度减小速度减小,小球的势能是由动能转化而来的小球的势能是由动能转化而来的A.B.C.D.A.B.C.D.B B4.4.（20122012厦门高一检测）下列关于功的说法中，正确的厦门高一检测）下列关于功的说法中，正确的是（是（）A.A.力对物体做的功多，说明物体的位移一定大力对物体做的功多，说明物体的位移一定大B.B.力对物体不做功，说明物体一定没发生位移力对物体不做功，说明物体一定没发生位移C.C.力对物体做负功，也可以说物体克服阻力做功力对物体做负功，也可以说物体克服阻力做功D.D.外力对物体做功的代数和等于物体所受合外力做的功外力对物体做功的代数和等于物体所受合外力做的功CDCD 5.5.（20122012长春高一检测）长春高一检测）如图所示，木块如图所示，木块A A、B B叠放在光叠放在光滑水平面上，滑水平面上，A A、B B之间不光滑，用水平力之间不光滑，用水平力F F拉拉B B，使，使A A、B B一一起沿光滑水平面加速运动，设起沿光滑水平面加速运动，设A A对对B B的摩擦力为的摩擦力为F F1 1，B B对对A A的的摩擦力为摩擦力为F F2 2，则以下说法正确的是（，则以下说法正确的是（）A.FA.F1 1对对B B做正功，做正功，F F2 2对对A A不做功不做功B.FB.F1 1对对B B做负功，做负功，F F2 2对对A A做正功做正功C.FC.F2 2对对A A做正功，做正功，F F1 1对对B B不做功不做功D.FD.F2 2对对A A不做功，不做功，F F1 1对对A A做正功做正功B B A AB BC CA.WA.W1 1=W=W2 2 B.W B.W1 1WW2 2 C.WC.W1 1WW2 2 D.D.不能确定不能确定6.6.一个人先后用同样大小的力沿水平方向拉木箱，使木箱分一个人先后用同样大小的力沿水平方向拉木箱，使木箱分别在光滑和粗糙两种不同的水平地面上前进相同的距离。拉别在光滑和粗糙两种不同的水平地面上前进相同的距离。拉力力F F做的功分别为做的功分别为W W1 1和和W W2 2 ，则，则W W1 1和和W W2 2的关系是（的关系是（）A A7.7.质量为质量为m m的物体沿倾角为的物体沿倾角为的斜面匀速滑下，在通过位移的斜面匀速滑下，在通过位移s s的过程中的过程中()A.A.重力对物体做功重力对物体做功mgsmgsB.B.重力对物体做功重力对物体做功mgssinmgssin C.C.支持力对物体做功支持力对物体做功mgscosmgscos D.D.摩擦力对物体做正功，大小为摩擦力对物体做正功，大小为mgssinmgssin B B8.8.把一个物体竖直向上抛出去，该物体上升的最大高度把一个物体竖直向上抛出去，该物体上升的最大高度是是h h，若物体的质量为，若物体的质量为m m，所受的空气阻力恒为，所受的空气阻力恒为f,f,则在则在物体从被抛出到落回地面的全过程中（）物体从被抛出到落回地面的全过程中（）A.A.重力所做的功为零重力所做的功为零 B.B.重力所做的功为重力所做的功为2mgh2mghC.C.空气阻力做的功为零空气阻力做的功为零 D.D.空气阻力做的功为空气阻力做的功为-2fh-2fhADAD一、能量一、能量 1.1.势能：相互作用的物体凭借其位置而具有的能量。势能：相互作用的物体凭借其位置而具有的能量。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、做功的两个必要因素二、做功的两个必要因素 1.1.作用在物体上的力作用在物体上的力 2.2.物体在力的方向上发生一段位移物体在力的方向上发生一段位移三、功的一般计算公式：三、功的一般计算公式：（为为F F与与l 的夹角）的夹角）四、功的正负的物理意义：四、功的正负的物理意义：力对物体做正功，该力成为物体运动的动力力对物体做正功，该力成为物体运动的动力 力对物体做负功，该力成为物体运动的阻力力对物体做负功，该力成为物体运动的阻力五、总功的求法五、总功的求法 1.1.先求每一个力所做的功，再求它们的代数和；先求每一个力所做的功，再求它们的代数和；2.2.先求合力，再求合力所做的功。先求合力，再求合力所做的功。