2020高中物理第七章机械能守恒定律核心素养微课4课件 人教版必修2 20页

第七章 机械能守恒定律 核心素养微课 ( 四 ) 课题一　摩擦力做功问题 摩擦力做功涉及物体系能量的转换，是最常见的重要物理问题。 分类 举例说明 滑动 摩擦力 做功 擦黑板时，摩擦力对板擦做功 不做功 擦黑板时，摩擦力对黑板不做功 静摩 擦力 做功 随汽车一起做变速运动的物体，静摩擦力对物体做功 不做功 手握瓶子水平移动，静摩擦力对瓶子不做功 　　　 　 如图所示，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 ，滑块和木板间的动摩擦因数为 μ ，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？ 典例 1 解题指导： (1) 滑块冲上木板后，滑块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。 (2) 求功时所用位移是指物体相对水平面的位移。 解析： (1) 对滑块：受力分析如图甲所示。 滑动摩擦力大小 F f ＝ μF N1 ＝ μmg ，方向水平向左，滑块对地位移大小为 l ＋ L ，方向水平向右，所以 W 1 ＝ F f ( l ＋ L )cosπ ＝－ μmg ( l ＋ L ) 。 (2) 对木板：受力分析如图乙所示，滑动摩擦力大小 F ′ f ＝ μmg ，方向水平向右，木板对地位移大小为 l ，方向水平向右，所以 W 2 ＝ F ′ f l cos0° ＝ μmgl 。 (3) W ＝ W 1 ＋ W 2 ＝－ μmgL 。 答案： (1) － μmg ( l ＋ L ) 　 (2) μmgl 　 (3) － μmgl 〔 对点训练 1〕 (2019 · 浙江温州九校高一下学期期末 ) 如图所示，一根木棒沿水平桌面从 A 运动到 B ，若棒与桌面间的摩擦力大小为 f ，则棒对桌面的摩擦力做的功和桌面对棒的摩擦力做的功各为 ( 　　 ) A ．－ fs ，－ fs B ． fs ，－ fs C ． 0 ，－ fs D ．－ fs, 0 C 　 解析： 棒对桌面的摩擦力，和桌面对棒的摩擦力，为作用力和反作用力，大小相等方向相反，从 A 运动到 B 的过程中，棒受到的摩擦力为 f ，位移为 s ，摩擦力做的是负功，所以桌面对棒的摩擦力做的功为－ fs ，桌面受到的摩擦力的大小也为 f ，但桌面没动，位移是 0 ，所以棒对桌面的摩擦力做的功为 0 ， C 项正确。 课题二　与运动有关的功率估算问题 估算题大多来源于生活，联系实际，如走路、跑步、跳绳、上楼梯、做引体向上等都可以估算这些活动的功率。 估算题对结果不要求精确，只要求合理。 　　　 　 如图所示为某举重运动员在 0.5 s 内由支撑到起立将杠铃举起过程中拍摄的两张照片，杠铃的质量为 100 kg ，已知照片中杠铃的实际直径是 40 cm ，根据照片可估算出该运动员在上述过程中对杠铃做功的平均功率约为 ( g 取 10 m/s 2 ) ( 　　 ) A ． 50 W 　　 B ． 800 W 　 C ． 1 200 W 　 D ． 1 800 W 解题指导： 根据题中提供的信息，需估测出杠铃被举高的高度。 C 　 典例 2 　 〔 对点训练 2〕 　高一 1 班小强同学听到上课预备铃响了，他一口气从一楼跑到三楼，所用时间为 10 s 。那么他上楼过程中，克服自己重力做功的功率最接近下面哪个值 ( g 取 10 m/s 2 ) ( 　　 ) A ． 3 W 　　 B ． 30 W C ． 300 W D ． 3 000 W C 　 1 ． (2019 · 山东寿光一中高一下学期检测 )( 多选 ) 如图所示，质量为 m 的物体置于倾角为 θ 的斜面体上，物体与斜面间的动摩擦因数为 μ ，在外力作用下，斜面体以加速度 a 沿水平方向向左做匀加速运动，运动中物体 m 与斜面相对静止。则关于斜面对物体 m 的支持力和摩擦力，下列说法中正确的是 ( 　　　 ) A ．支持力一定做正功 B ．摩擦力一定做正功 C ．摩擦力可能不做功 D ．摩擦力可能做负功 ACD 　 解析： 支持力方向垂直斜面向上，与位移方向成锐角，故支持力一定做正功。若摩擦力恰为零，则物体 m 只受支持力与重力，此时的加速度为 a ＝ g tan θ ，即 a ＝ g tan θ 时摩擦力不做功；若 a ＞ g tan θ ，则摩擦力沿斜面向下，摩擦力做正功；若 a ＜ g tan θ ，则摩擦力沿斜面向上，摩擦力做负功。 A 　 3 ． 如图所示，水平的传送带以速度 v ＝ 6 m/s 顺时针运转，两传动轮 M 、 N 之间的距离为 L ＝ 10 m ，若在 M 轮的正上方，将一质量为 m ＝ 3 kg 的物体轻放在传送带上，已知物体与传送带之间的动摩擦因数 μ ＝ 0.3 ，在物体由 M 处传送到 N 处的过程中，传送带对物体的摩擦力做了多少功？ ( g 取 10 m/s 2 ) 答案： 54 J