1、第七章 机械能守恒定律第 1 节 追寻守恒量能量第 2 节 功第七章 机械能守恒定律 1理解能量、势能、动能、功的概念及其物理意义，理解功是能量转化的量度，知道不同形式的能量之间可以相互转化(难点)2知道正功、负功的概念，能利用功的一般公式进行计算 3理解总功的概念，会计算外力对物体所做的总功(重点)栏目导引预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实第七章 机械能守恒定律一、追寻守恒量1能量：伽利略实验表明：小球在运动过程中，“有某一量是守恒的”，这个量就是_2动能和势能(1)动能：物体由于_而具有的能量(2)势能：相互作用的物体凭借其_而具有的能量能量运动位置栏目导引预习导学新知探究多
2、维课堂师生互动随堂检测巩固落实第七章 机械能守恒定律二、功1定义：一个物体受到力的作用，并在_上发生了一段位移，这个力就对物体做了功2公式：W_，其中 F、l、分别为_、位移的大小和力与位移方向的夹角3单位：_，简称_，符号是 _力的方向Flcos 力的大小焦耳焦J栏目导引预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实第七章 机械能守恒定律三、正功和负功1功的正负由功的公式 WFlcos 知，当 取不同值时，可得下列几种情况：(1)当 2时，W_，力 F 不做功(2)当 00，力 F 对物体做_功(3)当2 时，W0，力 F 对物体做_功0正负栏目导引预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测
3、巩固落实第七章 机械能守恒定律2总功当一个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等于：(1)各个分力分别对物体所做功的_(2)几个力的_对物体所做的功代数和合力栏目导引预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实第七章 机械能守恒定律判一判(1)物体做自由落体运动时，重力对物体一定做功()(2)行星围绕太阳在圆轨道上运行时，引力对行星一定做功()(3)汽车沿斜坡向上加速行驶时，牵引力对汽车一定做功()(4)力 F1 做功 10 J，力 F2 做功20 J，则 F1 比 F2 做功多()(5)作用在同一物体上的两个力，一个做正功一个做负功，则二力一定反向()(6)功
4、有正负，说明功是矢量，因此总功是所有外力做功的矢量和()栏目导引预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实第七章 机械能守恒定律做一做 如图所示的四幅图是小新提包回家的情景，小新对包的拉力没有做功的是()栏目导引预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实第七章 机械能守恒定律提示：选 B根据功的概念及功的两个因素可知，只有同时满足有作用力及在力的方向上有位移两个条件时，力对物体才做功，A、C、D 中拉力做功，B 中拉力没有做功，B 符合题意栏目导引预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实第七章 机械能守恒定律想一想 骑自行车下坡时高度越来越低，速度越来越大，这时人与自行车的
5、重力势能和动能怎么变化？什么能向什么能转化？提示：人与自行车的重力势能减小，动能增大；重力势能转化为动能栏目导引预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实第七章 机械能守恒定律 对能量转化的理解1用伽利略理想斜面实验探究能量(1)实验装置(如图所示)栏目导引预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实第七章 机械能守恒定律(2)实验过程让静止的小球沿一个斜面 A 滚下，小球将滚上另一个对接斜面 B(3)实验现象在没有空气阻力和摩擦力时(实际很小，可以忽略)，无论斜面 B陡一些，还是缓一些，小球总能到达斜面 B 上与释放点等高的位置，即 hAhB(4)实验结论这一事实说明了小球在运动过
6、程中“某个量是守恒的”栏目导引预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实第七章 机械能守恒定律2对势能的理解(1)两物体间存在相互作用力，物体才会有势能；(2)势能是与两物体的相对位置有关的能量，所以又叫位能例如：地面附近的物体被提升到一定的高度而具有的能量叫做重力势能；拉伸、压缩的弹簧，拉开的弓具有的能量叫做弹性势能栏目导引预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实第七章 机械能守恒定律3对动能的理解(1)动能是一个状态量，动能的大小与运动方向无关，只与物体的质量和运动速度的大小有关例如：高速运动的炮弹具有很大的动能，可以穿透军舰厚厚的钢板进入舰体(2)动能是一个标量，只有正值(
7、3)一切运动的物体都具有动能，大到天体，小到微观粒子，如运转的天体、绕原子核高速旋转的电子等具有动能栏目导引预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实第七章 机械能守恒定律4势能和动能的相互转化从伽利略的理想斜面实验可以看出，势能和动能可以相互转化下降过程中小球速度越来越大，重力势能转化为动能；上升过程中小球速度逐渐减小，高度逐渐增大，动能又逐渐转化为重力势能如果斜面是光滑的，且空气阻力忽略不计，小球总可以沿斜面 B 上升到原来的高度这说明了势能和动能在相互转化过程中能量是守恒的栏目导引预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实第七章 机械能守恒定律 命题视角 1 伽利略的理想斜面
8、实验 伽利略创造的把实验、假设和逻辑推理相结合的科学方法，有力地促进了人类科学认识的发展利用如图所示的装置做如下实验：小球从左侧斜面上的 O 点由静止释放后沿斜面向下运动，并沿右侧斜面上升斜面上先后铺垫三种粗糙程度逐渐降低的材料时，小球沿右侧斜面上升到的最高位置依次为 1、2、3根据三次实验结果的对比，可以得到的最直接的结论是()A如果斜面光滑，小球将上升到与 O 点等高的位置B如果小球不受力，它将一直保持匀速运动或静止状态C如果小球受到力的作用，它的运动状态将发生改变D小球受到的力一定时，质量越大，它的加速度越小栏目导引预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实第七章 机械能守恒定律思
9、路点拨 本题考查伽利略理想斜面实验及其相关知识点，意在考查考生分析解决问题的能力解析 题述要求根据三次实验结果的对比，得到最直接的结论由于斜面上先后铺垫粗糙程度逐渐降低的材料，可理解为斜面越来越光滑，小球沿右侧斜面上升的最高位置依次为 1、2、3，即依次升高，所以得到的最直接的结论是：如果斜面光滑，小球将上升到与 O 点等高的位置，选项 A 正确；B、C、D 选项都不能根据三次实验结果的对比直接得到答案 A栏目导引预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实第七章 机械能守恒定律命题视角 2 能量转化问题的分析(2019绍兴质检)下图表示撑杆跳高运动的几个阶段：助跑、撑杆起跳、越横杆，下列
10、说法不正确的是()栏目导引预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实第七章 机械能守恒定律A运动员助跑阶段，身体中的化学能转化为人和杆的动能B起跳阶段，运动员的动能和身体中的化学能转化为人的重力势能和动能，使人体升高C起跳阶段，运动员的动能和身体中的化学能转化为人的重力势能、动能和杆的弹性势能，使人体升高D运动员上升越过横杆后，运动员的重力势能转化为动能栏目导引预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实第七章 机械能守恒定律思路点拨 能量与物体的运动相对应，不同的运动形式对应不同的能量，同一物体在不同过程中涉及能量转化的形式不同，应分析不同过程中的能量转化，建立能量守恒模型分析能量
11、转化栏目导引预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实第七章 机械能守恒定律解析 助跑阶段：运动员做功将自身的化学能转化为人和杆的动能，选项 A 正确；起跳阶段：运动员的动能和化学能转化为人的重力势能、杆的弹性势能和人的动能，选项 B 错误，C 正确；运动员越杆后，其重力势能转化为动能，选项 D 正确答案 B栏目导引预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实第七章 机械能守恒定律在分析和判断各种形式的能量转化和守恒问题时，要根据各种运动形式所对应的不同能量形式来分析，特别是把握好以下几点：(1)分析对应的转化过程是哪一个；(2)注意有几种形式的能量参与转化；(3)明确各种能量的转化
12、途径，有哪几种能量消失，哪几种能量产生栏目导引预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实第七章 机械能守恒定律 17 世纪初，伽利略在研究中发现了“摆球的等高性”如图是他当时研究的装置图(叫伽利略摆)将小铁球拉到一定高度，然后释放，观察小球能摆多高，在哪个位置速度最大在铁架上再加一个细杆，使得小球运动到最低点时，悬挂小球的细线被细杆挡住将小球拉到与先前同样的高度，然后释放，观察小球能摆多高，在哪个位置速度最大做伽利略实验，你观察到的结果是什么？先尝试用牛顿运动定律进行解释，再用在本节中学习的知识进行解释栏目导引预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实第七章 机械能守恒定律解析：观
13、察到的结果是不管放不放杆，细杆的位置如何上下变化，小球摆起的高度都相同，小球在最低点的速度最大用牛顿运动定律解释：小球从最高点下降时重力沿切线方向的分力产生的分加速度方向与运动方向相同，速度增大；小球从最低点向上运动时重力沿切线方向的分力产生的分加速度方向与运动方向相反，速度减小故在最低点时速度最大根据能量观点分析：小球运动过程中动能和重力势能相互转化，总能量不变，最高点动能为零，重力势能最大；最低点重力势能最小，动能最大答案：见解析栏目导引预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实第七章 机械能守恒定律 对功的理解1对功的公式 WFlcos 的理解适用条件公式仅适用于求恒力做的功各量的
14、含义F 表示恒力的大小，l 表示受力物体相对于地面位移的大小，表示力与位移方向间的夹角标量功是标量，没有方向，但是有正负正功表示动力做功，负功表示阻力做功，功的正负表示能的转移方向栏目导引预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实第七章 机械能守恒定律过程量功是过程量，即做功必定对应一个过程(位移)，应明确是哪个力在哪一过程中做的功影响因素恒力做功大小只与 F、l、这三个量有关与物体是否还受其他力、物体运动的速度、加速度等其他因素无关，也与物体运动的路径无关物理意义功表示力在空间上的积累效应，是能的转化的量度栏目导引预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实第七章 机械能守恒定律2
15、正负功的理解条件从动力学角度看从能量角度看正功当 00，W0力对物体做正功，力是物体运动的动力使物体的动能增加不做功当 2时，cos 0，W0力对物体不做功，力对物体既不起动力作用，也不起阻力作用力没有使物体的动能发生变化栏目导引预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实第七章 机械能守恒定律条件从动力学角度看从能量角度看负功当2 时，cos 0，Wgtan 时，物体所受的摩擦力沿斜面向下，摩擦力做正功；当加速度 agtan 时，物体所受的摩擦力沿斜面向上，摩擦力做负功故选项 B、C、D 错误栏目导引预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实第七章 机械能守恒定律2物体在水平恒力
16、F 的作用下，在光滑的水平面上由静止前进了 s 后进入一个粗糙平面，仍沿原方向继续前进了 s该力 F 在第一段位移上对物体所做的功为 W1，在第二段位移上对物体所做的功为 W2，则()AW1W2 BW1W2CW1W2D无法判断解析：选 C.由于力的大小不变，通过的位移也相同，由 WFs可知，两次力 F 做的功相同，所以 C 正确栏目导引预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实第七章 机械能守恒定律 恒力做功的分析与计算1恒力做功的求法一个恒力 F 对物体做功 WFlcos 有两种处理方法(1)W 等于力 F 乘以物体在力 F 方向上的分位移 lcos，即物体的位移分解为沿 F 方向上和
17、垂直于 F 方向上的两个分位移 l1 和 l2，则 F 做的功 WFl1Flcos(2)W 等于力 F 在位移 l 方向上的分力 Fcos 乘以物体的位移 l，即将力 F 分解为沿 l 方向上和垂直于 l 方向上的两个分力 F1 和F2，则 F 做的功 WF1lFcos l栏目导引预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实第七章 机械能守恒定律2计算恒力做功的基本步骤(1)找出该力的大小(2)找出物体相对于地面的位移(3)找出该力与位移间的夹角(4)代入功的公式 WFlcos 栏目导引预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实第七章 机械能守恒定律命题视角 1 恒力做功的计算(20
18、19舟山检测)如图所示，用一个与水平方向成 37、大小为 60 N 的力 F 拉着雪橇沿水平地面从静止开始以 a05 m/s2 的加速度做匀加速直线运动，已知雪橇的质量为 20 kg，求 2 s 内雪橇上各力做的功分别是多少？合力做的功是多少？栏目导引预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实第七章 机械能守恒定律思路点拨 栏目导引预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实第七章 机械能守恒定律解析 2 s 内雪橇的位移 l12at21 m.对雪橇受力分析知其受重力、支持力、拉力和摩擦力重力和支持力做功为零拉力 F 做功WFFlcos 6010.8 J48 J雪橇所受合力为F 合m
19、a200.5 N10 N栏目导引预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实第七章 机械能守恒定律合外力对雪橇做的功W 合F 合l101 J10 J摩擦力做的功WFfW 合 WF10 J48 J38 J.答案 重力和支持力做功为零 拉力做功 48 J 摩擦力做功38 J 合力做功 10 J栏目导引预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实第七章 机械能守恒定律命题视角 2 摩擦力做功问题 质量为 M 的木板放在光滑的水平面上，一个质量为 m 的滑块(可视为质点)，以某一速度沿木板上表面从木板的左端滑至右端时，两者恰好达到同样的速度而相对静止已知木板长为 L，滑块与木板间的动摩擦因数为
20、，在这一过程中，木板沿水平面前进了距离 l，求：(1)摩擦力对滑块所做的功；(2)摩擦力对木板所做的功；(3)这一对摩擦力做功的代数和为多大？栏目导引预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实第七章 机械能守恒定律思路点拨 滑块冲上木板后，因受到向左的摩擦力而减速，而木板因受到向右的摩擦力而加速，直至滑块和木板获得共同的速度，此后两者不再受摩擦力而一起匀速运动两物体的运动情景如图所示栏目导引预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实第七章 机械能守恒定律解析(1)对滑块：受力分析如图甲所示，滑动摩擦力大小 FfFN1mg，方向水平向左，滑块对地位移大小为 lL，方向水平向右，所以
21、W1Ff(lL)cos mg(lL)栏目导引预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实第七章 机械能守恒定律(2)对木板：受力分析如图乙所示，滑动摩擦力大小 Ffmg，方向水平向右，木板对地位移大小为 l，方向水平向右，所以 W2Fflcos 0mgl.(3)WW1W2mgL.答案(1)mg(lL)(2)mgl(3)mgL栏目导引预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实第七章 机械能守恒定律摩擦力做功的特点(1)静摩擦力做功的特点静摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功在静摩擦力做功的过程中，静摩擦力起着传递机械能的作用，没有机械能转化为其他形式的能相互摩擦的系统内，一对静
22、摩擦力做功的代数和总为零栏目导引预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实第七章 机械能守恒定律(2)滑动摩擦力做功的特点滑动摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功在一对滑动摩擦力做功的过程中，能量的转化有两个方面：一是相互摩擦的物体之间机械能的转移；二是机械能转化为内能，转化为内能的数值等于滑动摩擦力与相对路程的乘积滑动摩擦力、空气阻力等做的功，在曲线运动或往返运动中等于力和路程(不是位移)的乘积栏目导引预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实第七章 机械能守恒定律【通关练习】1质量 m3 kg 的物体，受到与斜面平行向下的拉力 F10 N，沿固定斜面下滑距离 l2 m，
23、斜面倾角 30，物体与斜面间的动摩擦因数 33 求各力对物体所做的功，以及力对物体所做的总功(g 取 10 m/s2)栏目导引预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实第七章 机械能守恒定律解析：物体所受到的各个力均为恒力，可用功的公式进行计算如图所示，物体受到重力、拉力、斜面的支持力和摩擦力的作用，做单向直线运动，其位移的大小与移动的距离相等所以，重力所做的功为 WGmglcos mglcos(90)3102 cos 60 J30 J栏目导引预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实第七章 机械能守恒定律拉力所做的功 WFFl102 J20 J支持力与物体运动方向垂直，它所做的功
24、 WFN0滑动摩擦力的方向与位移方向相反，做功为WFf(mgcos)l 33 3102 32J30 J总功 W 总WGWFWFNWFf30 J20 J(30 J)20 J.答案：WG30 J WF20 J WFN0 WFf30 J W 总20 J栏目导引预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实第七章 机械能守恒定律2在光滑的水平地面上有质量为 M 的长木板 A，如图所示，木板上放一质量为 m 的物体 B，A、B 之间的动摩擦因数为 今在物体 B 上加一水平恒力 F，B 和 A 发生相对滑动，经过时间 t，B 未滑离木板 A(1)求摩擦力对 A 所做的功；(2)求摩擦力对 B 所做的功；
25、(3)若木板 A 固定，求 B 对 A 的摩擦力对 A 做的功栏目导引预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实第七章 机械能守恒定律解析：(1)木板 A 在滑动摩擦力的作用下，向右做匀加速直线运动，由牛顿第二定律得 mgMaA，所以 aAmgM经过时间 t，A 的位移为 lA12aAt212mgM t2.因为摩擦力 Ff 的方向和位移 lA 的方向相同，即对 A 做正功，其大小为 W1FflAmgmg2M t2（mg）22Mt2.栏目导引预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实第七章 机械能守恒定律(2)物体 B 在水平恒力 F 和摩擦力 Ff 的合力作用下向右做匀加速直线运动
26、，设 B 的加速度为 aB，由牛顿第二定律得 FmgmaB所以 aBFmgmB 的位移为 lB12aBt212Fmgmt2摩擦力 Ff 的方向和位移 lB 的方向相反，所以 Ff 对 B 做负功，W2FflBg（Fmg）t22.栏目导引预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实第七章 机械能守恒定律(3)若长木板 A 固定，则 A 的位移 lA0，所以摩擦力对 A 做功为0，即对 A 不做功答案：(1)（mg）22Mt2(2)g（Fmg）t22(3)0栏目导引预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实第七章 机械能守恒定律栏目导引预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实第七章 机械能守恒定律本部分内容讲解结束 按ESC键退出全屏播放
