2019-2020年高中物理魯科版必修2教學(xué)案：第一章 第2節(jié) 功和能(含解析).doc
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2019-2020年高中物理魯科版必修2教學(xué)案：第一章 第2節(jié) 功和能(含解析) 1．使用任何機(jī)械時(shí)，動(dòng)力對(duì)機(jī)械所做的功總是等于機(jī)械克服阻力所做的功，即W動(dòng)＝W阻＝W有用＋W額外。 2．使用任何機(jī)械都不能省功，做一定量的功時(shí)，要省力就要增大做功的位移，而減小做功時(shí)的位移就要多用力，實(shí)際上使用任何機(jī)械都費(fèi)功。 3．做功的過(guò)程總是伴隨著能量的轉(zhuǎn)化，功是能量轉(zhuǎn)化的量度，做多少功就會(huì)有多少能量發(fā)生轉(zhuǎn)化。 一、機(jī)械功的原理 1．輸入功、輸出功和損失功 輸入功 動(dòng)力對(duì)機(jī)械所做的功W動(dòng)，也就是W總 輸出功 克服有用阻力所做的功，即W有用 損失功 克服額外阻力所做的額外功，即W額外 三者關(guān)系 W動(dòng)＝W阻＝W有用＋W額外 或W輸入＝W輸出＋W損失 2．機(jī)械功原理 使用任何機(jī)械時(shí)，動(dòng)力對(duì)機(jī)械所做的功總是等于機(jī)械克服阻力所做的功。也就是說(shuō)，使用任何機(jī)械都不省功。 二、做功和能的轉(zhuǎn)化 1．能量 表示一個(gè)物體具有對(duì)其他物體做功的本領(lǐng)。 2．功能關(guān)系 做功的過(guò)程就是能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程，做了多少功，就有多少能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化，因此，功是能量轉(zhuǎn)化的量度。 3．機(jī)械的作用 人在使用機(jī)械做功時(shí)，做功的機(jī)械是將能量從一個(gè)物體傳遞或轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，或?qū)⒛芰繌囊环N形式轉(zhuǎn)化為另一種形式。 1．自主思考——判一判 (1)使用某一機(jī)械時(shí)，我們可以做到既省力又省位移。() (2)使用任何機(jī)械都不能省功(√) (3)在高山上修盤山路是為了美觀，讓汽車多走路。() (4)能夠?qū)ν庾龉Φ奈矬w具有能量。(√) (5)機(jī)械能夠?qū)ν庾龉κ且驗(yàn)闄C(jī)械能夠產(chǎn)生能量。() (6)能量的轉(zhuǎn)化并不一定需要做功來(lái)完成。() 2．合作探究——議一議 (1)xx年10月25日，舉行的F1汽車大獎(jiǎng)賽上，某賽車如圖121所示，試分析在賽車加速階段和勻速運(yùn)動(dòng)階段能量轉(zhuǎn)化的情況。 圖121 提示：賽車加速階段，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能和內(nèi)能，在賽車勻速運(yùn)動(dòng)階段，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。 (2)裝卸工人若將重物搬運(yùn)到車上，通常采用下列方法： ①用繩沿豎直方向勻速提拉重物放到車上。 ②沿豎直方向勻速搬起，舉高放到車上。 ③利用光滑斜面將重物推上車。 圖122 比較上述方法中，工人所用的動(dòng)力是否一樣？動(dòng)力做的功是否一樣？重物的重力所做的功是否一樣？ 提示：①②兩種方法中的動(dòng)力一樣，大于第③種方法中的動(dòng)力，由功的公式可知，三種方法中動(dòng)力做的功相等；重物的重力及在重力方向的位移相等，所以三種方法重物的重力所做的功一樣多。 對(duì)機(jī)械功原理的理解 1．不能省功的含義 “不省功”是功的原理的核心。“不省功”有兩層含義： (1)等于(即理想機(jī)械)，是指使用機(jī)械做的功與不使用機(jī)械而直接用手所做的功是相等的。 (2)大于，即費(fèi)功(即非理想機(jī)械)，是指使用機(jī)械做的功比不使用機(jī)械而直接用手所做的功多。事實(shí)上，使用非理想機(jī)械時(shí)必然存在無(wú)用阻力，它對(duì)完成工作沒(méi)有意義，所以又把它叫做無(wú)用功或額外功。做功的目的是克服有用阻力而做功，所以這一部分功是有意義的，稱為有用功。使用任何機(jī)械時(shí)，動(dòng)力對(duì)機(jī)械所做的功等于機(jī)械克服阻力所做的功。這里克服的阻力是指克服所有的阻力，包括有用阻力和無(wú)用阻力(或額外阻力)。 2．機(jī)械在生活中的應(yīng)用 (1)省力機(jī)械：千斤頂、螺絲刀、斜面、鉗子、扳手、開(kāi)瓶器等。 (2)省位移的機(jī)械：自行車、理發(fā)剪、筷子、魚竿等。 (3)不省力也不省位移，只改變工作方式的機(jī)械：定滑輪、等臂杠桿等。 [典例] 如圖123所示，通過(guò)一個(gè)定滑輪和一個(gè)動(dòng)滑輪組成的滑輪組，將一重物勻速提高2 m，已知重物的質(zhì)量為100 kg，動(dòng)滑輪自身的質(zhì)量為1 kg，繩的質(zhì)量和摩擦均不計(jì)，(g取10 m/s2)求： 圖123 (1)人的拉力及拉力做的功； (2)該機(jī)械的有用功和額外功。 [思路點(diǎn)撥] (1)將重物和動(dòng)滑輪看成一個(gè)整體，再進(jìn)行受力分析。 (2)一定要分清該機(jī)械的有用功和額外功之后，再進(jìn)行計(jì)算。 [解析] (1)由題意知，動(dòng)滑輪和重物的整體受力平衡，而整體向上的方向有三根繩子承擔(dān)，即3F＝G1＋G2＝1 010 N 所以人的拉力F＝ N≈336.7 N 要使重物升高2 m，繩的作用點(diǎn)的位移s＝3h＝6 m。 拉力做的功WF＝Fs＝2 020 J。 (2)利用該機(jī)械是為了將重物提升2 m。 所以有用功為W有用＝G1h＝1 0002 J＝2 000 J 而提升過(guò)程中，克服動(dòng)滑輪的重力做功是不可避免的，這是額外的，所以額外功W額外＝G2h＝102 J＝20 J。 [答案] (1)336.7 N 2 020 J (2)2 000 J 20 J 應(yīng)用機(jī)械功的原理解題應(yīng)注意的問(wèn)題 (1)通過(guò)對(duì)研究對(duì)象的受力分析，確定動(dòng)力和阻力，區(qū)分有用阻力和無(wú)用阻力(或額外 阻力)。 (2)通過(guò)過(guò)程的分析或效果的分析確定各力作用下的位移。 (3)根據(jù)功的定義式求解各力所做的功，根據(jù)機(jī)械功的原理列方程求解。 1.將同一個(gè)物體G分別沿光滑斜面由B、C勻速提升到A，如圖124所示。若沿斜面拉動(dòng)的力分別為FB、FC，該過(guò)程中拉力做功分別為WB、WC。則它們的大小關(guān)系是( ) 圖124 A．WB>WC，F(xiàn)B下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
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