3.2《研究功与功率》学案7(沪科版必修2).docVIP

金太阳新课标资源网 《物理》(沪科版必修2)学案  HYPERLINK  金太阳新课标资源网 第  PAGE 9 页 共  NUMPAGES 9 页  HYPERLINK  【课 题】 3.3 研究功与功率 【学习目标】 理解功的两个必要因素。理解功的计算公式。 理解功的物理意义及正功、负功的物理意义 知道功的原理。理解什么是有用功、额外功和总功。理解什么是机械效率。 理解功率概念和计算公式，并应用解决机车牵引力问题。 【学习重点】 1．理解功的两个必要因素。理解功的计算公式。 2．理解功的物理意义及正功、负功的物理意义 3．理解功率概念和计算公式，学习解决机车牵引力问题。 【学习难点】 1．理解功的物理意义及正功、负功的物理意义 2．理解功率概念和计算公式，学习解决机车牵引力问题。 【基本知识点】 一、功的概念的探究 1．我们已经知道：在力的作用下，使物体沿力的方向发生位移，我们就说力对物体做了功。所以力对物体做功有两个必要条件；一是有力作用在物体上；二是物体在力的方向上要发生位移。 2．功的计算公式： （1）如果力的方向与物体的位移方向相同，我们已经会计算做功的值。 公式是，其含义是力的大小与位移大小的乘积。 F2 F 1 ? 2 F1 s （2）如果力F的方向与物体的位移s方向夹?角，做功的值应如何计算？ 方法探究：我们利用力的分解和已有知识来解决这个问题。 推导探究：如图物体在力F作用下，从位置1移至位置2，发生位移s，F与s夹?角。 我们把F分解在沿位移s的方向和垂直于位移s的方向上。 得到分力F1和F2，根据合力的概念可以知道：合力做的功应该等于两个分力做功的代数和。设分力做功分别为W1、W2，所以有 显然有W1=F1s=Fcos?·s，W2=0 （F2与s垂直，根据做功的概念可知F2不做功） 所以 （3）我们就把公式作为较为普遍的功的计算公式。其中F、s、α确切的分别是： F： 力的大小 。 s： 位移???大小 。 ?： 力和位移方向的夹角 。 （4）公式表述：力对物体做的功，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。 （5）功是个标量，没有方向。在国际单位制中，功的单位是 焦耳，国际符号J 。 3．讨论： （1）若?=0，则W=Fs，且W0，因为cos?=1。这正是我们初中学过的公式。 （2）若0?，W=Fscos?，且W0，因为cos?0。 （3）若?=，W=0，因为cos?=0。即F不做功。 （4）若??，W=Fscos?，但W0，因为cos?0。 （5）若?=?，则W=－Fs，且W0，因为cos?=－1。 显然，在功的计算中?角很重要，它决定着功的正负。 二、正功和负功的含义 探究方法：把功的正负与动能定理相结合，看看正功、负功的含义 思维轨迹：动能定理中，是物体动能的变化，即末动能减初动能。 若W=0则Ek2－Ek1=0，即Ek2=Ek1，含义是物体动能不变。 若W0则Ek2－Ek10，即Ek2Ek1，含义是物体动能增大。 若W0则Ek2－Ek10，即Ek2Ek1，含义是物体动能增大。 得到结论：对物体来讲，力对它做多少功，就表示它的动能就变化多少。力对它做正功，它的动能就增加；力对它做负功，它的动能就减少；力对物体不做功，物体的动能就不变。 能量不会凭空产生，也不会凭空消失。动能增加，这动能一定是别的能量转化而来；动能减少，这动能一定是转化为别的能量。 因此可以进一步可以这样理解： 力对物体做正功，就意味着这个力是动力。做功的过程把其他形式能转化为动能，而且做多少功动能就增加多少； 力对物体做负功，就意味着这个力是阻力。做功的过程把动能转化为其他形式能，而且做多少负功，动能就减少多少； 还可以得到结论：功是能量转化的标志和量度。 三、功的原理与做功的效率 1．功的原理的基本内容是： 使用任何机械都不省功。 2．用用功和无用功： 在使用机械做功时，对人们有用的功叫用用功，对人们没用的但又不得不做的功叫无用功。做功过程中，可能既有用用功，也有无用功，把用用功与无用功之和成为总功。 3．机械效率： 把用用功和总功的比值叫机械效率，通常用百分数来表示。 公式为η＝ 使用任何机械都不可避免地要做无用功