2016-2017学年高中物理必修二学案（29份） 人教课标版（优秀教案）

学案 追寻守恒量——能量

学案 功

[学习目标定位].了解势能、动能的概念，领会寻找守恒量是科学研究的重要思想方法.理解功的概念，知道＝α的适用范围，会用功的公式进行计算.理解正、负功的概念，会根据公式计算多个力所做的总功．

一、动能和势能

．动能：物体由于运动而具有的能量．

．势能：相互作用的物体凭借其位置而具有的能量． 二、功

．定义：一个物体受到力的作用，并在力的方向上发生了一段位移，这个力就对物体做了功． ．公式：＝α，其中、、α分别为力的大小、位移的大小和力与位移方向的夹角． ．单位：焦耳，简称焦，符号. 三、正功和负功

．当α＝时，＝，力不做功． ．当≤α＜时，≥，力对物体做正功． ．当＜≤π时，＜，力对物体做负功． 四、总功的计算

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有两种计算方法．

．各个分力分别对物体所做功的代数和．

．几个力的合力对物体所做的功.

一、追寻守恒量——能量 [问题设计]

如图所示为伽利略的理想斜面实验(忽略了摩擦及空气阻力)．

图

()当小球沿斜面从高处由静止滚下时，小球的高度不断减小，而速度不断增大，当小球沿另一个斜面向上滚时，小球的位置不断升高，而速度不断减小，这些说明了什么？

()若改变右边斜面的倾角则发现，无论倾角大些还是小些，小球总是能达到同一高度，若把斜面放平，小球将一直运动下去，这些说明什么？

答案()当小球凭借其位置而具有的物理量不断减少时，由于运动而具有的物理量不断增加；当小球凭借其位置而具有的物理量不断增加时，由于运动而具有的物理量不断减小． ()说明在运动过程中“某个量”是守恒的． [要点提炼]

．在伽利略的理想斜面实验中，小球的势能和动能可以相互转化． ．能量的性质

()能量是一个状态量，是描述物质(或系统)运动状态的一个物理量．

()自然界中物质的运动是多种多样的，相对于各种不同的运动形式有各种不同形式的能量． ()各种不同形式的能量可以相互转化，并且在转化过程中，能量的总量是不变的． 二、功 [问题设计]

某同学用手平托一本书竖直向上移动一段距离，又平托书水平移动一段距离，在这两个过程中手对书的支持力是否对书做功？

答案平托一本书竖直向上移动时，手对书的支持力对书做功，而平托书水平移动一段距离时，手对书的支持力不做功． [要点提炼]

．力和物体在力的方向上发生的位移，是做功的两个不可缺少的因素．

．力对物体所做的功等于力的大小、位移的大小、力与位移夹角的余弦这三者的乘积，即＝α. 说明()力、位移都是矢量，但功却是标量． ()力是恒力，此式只适用于恒力做功的计算．

三、正功和负功 [问题设计]

．某物体在水平面上向右运动了，当物体受到与水平方向夹角为°的力作用时，如图甲所示，力对物体做的功为多少？当物体受到与水平面夹角为°的力作用时(如图乙所示)，力对物体做的功为多少？

图

答案当θ＝°时，＝°＝；当θ＝°时，＝°＝－ ．功的正、负的含义是什么？

答案正功表示动力对物体做功；负功表示阻力对物体做功． [要点提炼] ．由＝α可知：

()当≤α<时，>，力对物体做正功；

()当<α≤π时，<，力对物体做负功，或称物体克服这个力做功； ()当α＝时，＝，力对物体不做功．

．功的正、负并不表示方向，也不表示功的大小，只表示是动力做功还是阻力做功．

一、正、负功的判断

例如图表示物体在力的作用下在水平面上发生了一段位移，这四种情形下力和位移的大小都是一样的，则力对物体做正功的是()

解析、中力与位移(速度)方向的夹角为锐角，故力对物体做正功，、中力与位移(速度)方向的夹角为钝角，故力对物体做负功． 答案

例质量为的小物块在倾角为α的斜面上处于静止状态，如图所示．若斜面体和小物块一起以速度沿水平方向向右做匀速直线运动，通过一段位移.斜面体对物块的摩擦力和支持力的做功情况是()

图

．摩擦力做正功，支持力做正功 ．摩擦力做正功，支持力做负功 ．摩擦力做负功，支持力做正功 ．摩擦力做负功，支持力做负功

解析物体的受力及位移如图所示，摩擦力与位移的夹角α＜°，故摩擦力做正功，支持力与夹角β＝°＋α＞°，故支持力做负功，正确． 答案 二、功的计算

例如图所示，一个人用与水平方向成°角的力＝拉一个木箱，在水平地面上沿直线匀速前进了，求：

图

()拉力对木箱所做的功； ()摩擦力对木箱所做的功； ()外力对木箱所做的总功．

解析如图所示，木箱受到重力、支持力、拉力和摩擦力的作用．其中重力和支持力的方 向与位移的方向垂直，所以只有拉力和摩擦力对木箱做功．由于木箱做匀速直线运动，所以摩擦力跟拉力在水平方向上的分力大小相等、方向相反，拉力做正功，摩擦力做负功． 根据＝α可得

()拉力对木箱所做的功为 ＝°＝××＝

()摩擦力对木箱所做的功为 ＝°＝°°＝×××(－) ＝－ ()外力对木箱所做的总功为 ＝＋＝ 答案()()－()

针对训练如图所示，两个互相垂直的力与作用在同一物体上，使物体通过一段位移的过程中，力对物体做功，力对物体做功，则力与的合力对物体做功为()