2018_2019学年高中物理第1章功和功率第2节功和能学案鲁科版必修2.doc

PAGE PAGE 1 第2节　功和能 学习目标 核心提炼 1.了解机械功的原理，并能解释相关现象。 2.理解功和能的关系。 3.会根据功能关系分析问题。 1个原理——机械功原理 1个关系——功和能之间的关系 1个本质——机械功的本质 一、机械功的原理 阅读教材第8～9页“机械功的原理”部分，初步知道输入功、输出功和损失功的概念。知道机械功的原理。 1.输入功、输出功和损失功： 输入功 动力对机械所做的功W动，也就是W总 输出功 克服有用阻力所做的功，即W有用 损失功 克服额外阻力所做的额外功，即W额外 三者关系 W动＝W阻＝W有用＋W额外或W输入＝W输出＋W损失 2.机械功的原理 使用任何机械时，动力对机械所做的功总是等于机械克服阻力所做的功。也就是说，使用任何机械都不省功。 思维拓展 任何机械都不能省功，人们为何要使用简单机械呢？ 答案　使用任何机械虽然都不能省功，但可以省力或省位移，改变人的工作方式和劳动强度，提高工作效率。 二、做功和能的转化 阅读教材第9～10页“做功和能的转化”部分。了解能的概念，功和能之间的关系。 1.能的概念：如果一个物体能够对别的物体做功，我们就说这个物体具有能量。 2.功和能之间的关系：做功的过程就是能量转化的过程。做了多少功，就表示有多少能从一种形式转化为另一种形式。因此，功是能量转化的量度。 3.机械做功的本质：做功的机械是传递能量、实现能量转化的装置。机械做功，只能将能量从一个物体转移到另一个物体，或者将一种形式的能量转化为另一种形式的能量。 思考判断 (1)能够做功的物体具有能量。(　　) (2)机械可以对外做功是因为机械可以产生能量。(　　) (3)能量的转化并不一定需要做功来完成。(　　) 答案　(1)√　(2)×　(3)× 　对机械功原理的理解 [要点归纳] 1.功的原理的表达式 (1)不使用机械时：W输入＝W输出(或W动＝W阻)。 (2)使用机械时：W动＝W阻＝W有用＋W额外(或W输入＝W输出＋W损失)。 (3)功的意义 ①W动＝W总表示动力对机械做的功； ②W阻表示机械克服所有阻力做的功； ③W有用＝W输出表示机械克服有用阻力做的功； ④W额外＝W损失表示机械克服额外阻力做的功。 2.不省功的两层含义 (1)等于(即理想机械)，是指使用机械做的功与不使用机械而直接用手所做的功是相等的。 (2)大于，即费功(即非理想机械)，是指使用机械做的功比不使用机械而直接用手所做的功多。 3.机械在生活中的应用 (1)省力机械：千斤顶、螺丝刀、斜面、钳子、扳手、开瓶器等。 (2)省位移的机械：自行车、理发剪、筷子、鱼竿等。 (3)不省力也不省位移，只改变工作方式的机械：定滑轮、等臂杠杆等。 [精典示例] [例1] 如图1所示，通过一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，将一重物匀速提高2 m，已知重物的质量为100 kg，动滑轮自身的质量为1 kg，绳的质量和摩擦均不计，(g取10 m/s2)求： 图1 (1)人的拉力大小及拉力做的功；(计算结果保留四位有效数字) (2)该机械的有用功和额外功。 解析　(1)由题意知，动滑轮和重物的整体受力平衡，而整体向上的方向有三根绳子承担，即 3F＝G1＋G2＝1 010 N 所以人的拉力F＝eq \f(1 010,3) N≈336.7 N 要使重物升高2 m，绳的作用点的位移s＝3h＝6 m 拉力做的功WF＝F·s＝2 020 J。 (2)该机械是为了将重物提升2 m 所以有用功为W有用＝G1h＝1 000×2 J＝2 000 J 而提升过程中，克服动滑轮的重力做功是不可避免的，这是额外的，所以额外功W额外＝G2h＝10×2 J＝20 J。 答案　(1)336.7 N　2 020 J　(2)2 000 J　20 J 应用机械功的原理解题时应注意的问题 (1)通过对研究对象的受力分析，确定动力和阻力，区分有用阻力和无用阻力(或额外阻力)。 (2)通过过程的分析或效果的分析确定各力作用下的位移。 (3)根据功的定义式求解各力所做的功，根据机械功的原理列方程求解。 [针对训练1] 如图2所示，甲、乙、丙三位建筑工人用三种不同的方法把水泥从一楼运到三楼，根据图中的数据分析，这三种方法中： 图2 (1)所做的有用功分别是多少？ (2)哪种方法所做的总功最多，是多少？哪种方法所做的总功最少，是多少？ 解析　(1)甲、乙、丙三位工人都是将重为400 N的水泥运到三楼，有用阻力相同，都为水泥的重力，故三人所做的有用功都为W有用＝G水泥h＝400×6 J＝2 400 J。 (2)工人甲做的总功为 W甲＝(G水泥＋G桶＋G人)h＝(400＋20＋400)×6 J＝4 920 J 工人乙做的总功为 W乙＝(G水泥＋G桶＋G滑轮)h＝(400＋20＋10)×6 J＝2