魯科版必修2 第1章第1節(jié) 機(jī)械功 課件（34張）.ppt

課下作業(yè)綜合提升 第1章 第1節(jié) 新知預(yù)習(xí) 巧設(shè)計(jì) 名師課堂 一點(diǎn)通 創(chuàng)新演練 大沖關(guān) 要點(diǎn)一 要點(diǎn)二 隨堂檢測(cè)歸納小結(jié) 要點(diǎn)三 1 理解機(jī)械功的定義和公式 2 理解正功 負(fù)功的含義 并會(huì)判斷力做功的正負(fù) 3 理解總功的概念 掌握計(jì)算總功的兩種方法 讀教材 填要點(diǎn) 一 機(jī)械功的含義1 機(jī)械功如果作用于某物體的恒力大小為f 該物體沿力的方向運(yùn)動(dòng) 經(jīng)過位移s 則叫做機(jī)械功 2 做功的兩個(gè)必不可少的因素和物體在力的方向上發(fā)生的 3 功的大小力對(duì)物體做功的大小等于力的大小 位移的大小 力與位移夾角的這三者的乘積 其表達(dá)式為w f與s的乘積 力 位移 余弦值 fscos 4 功的單位在國(guó)際單位制中 功的單位是焦耳 簡(jiǎn)稱焦 符號(hào)是 1j等于的力使物體在力的方向上發(fā)生的位移時(shí)所做的功 關(guān)鍵一點(diǎn) w fscos 只適用于恒力對(duì)物體做功 對(duì)變力做功不適用 j 1n 1m 二 機(jī)械功的計(jì)算1 功的矢標(biāo)性功是 只有大小 沒有 但有之分 2 功的正負(fù) 1 正功 當(dāng)力與位移方向的夾角為 時(shí) w 0 力對(duì)物體做正功 2 負(fù)功 當(dāng)力與位移方向的夾角為 時(shí) w 0 力對(duì)物體做負(fù)功 也可以說成是物體這個(gè)力做了功 標(biāo)量 方向 正負(fù) 0 90 90 180 克服 3 不做功 當(dāng)力與位移方向的夾角 時(shí) 力對(duì)物體不做功 關(guān)鍵一點(diǎn) 功的正負(fù)既不表示方向 也不表示大小 含義為力對(duì)物體做正功 動(dòng)力做功 含義為力對(duì)物體做負(fù)功 阻力做功 3 總功的計(jì)算 1 方法一 多個(gè)力對(duì)物體所做的總功 等于分別對(duì)物體所做的功的 w總 2 方法二 也可以先求合力f合 則w總 其中 為合力f合與位移s之間的夾角 90 各個(gè)力 代數(shù)和 w1 w2 w3 f合scos 試身手 夯基礎(chǔ) 1 如圖1 1 1甲所示 運(yùn)動(dòng)員舉重時(shí)舉著杠鈴不動(dòng) 舉杠鈴的力對(duì)杠鈴做功了嗎 如圖1 1 1乙所示 足球在水平地面上滾動(dòng)時(shí) 重力對(duì)球做功了嗎 圖1 1 1 解析 甲圖 舉杠鈴不動(dòng) 杠鈴沒有發(fā)生位移 舉杠鈴的力對(duì)杠鈴沒有做功 乙圖 足球在水平地面上滾動(dòng) 重力方向豎直向下 球的位移方向水平 重力對(duì)球沒有做功 答案 見解析 2 如圖1 1 2所示 物體向左勻速運(yùn)動(dòng) 1 力f是動(dòng)力 對(duì)物體做 2 力f是阻力 對(duì)物體做負(fù)功 或說物體 3 力n和g既不是動(dòng)力 也不是阻力 解析 力與位移方向的夾角為 0 90 力做正功 90 180 力做負(fù)功 90 力不做功 答案 1 正功 2 克服力f做功 3 不做功 圖1 1 2 3 起重機(jī)把重為g 4 0 104n的重物勻速提升5m 則鋼繩的拉力所做的功是 j 重力做的功是 j 重物克服重力做的功是 j 解析 因?yàn)閯蛩偬嵘?所以鋼繩的拉力與重力等大反向 則 拉力做功wf fh gh 4 0 104 5j 2 0 105j重力做功wg ghcos180 4 0 104 5j 2 0 105j重物克服重力做功wg gh 2 0 105j 答案 2 0 105 2 0 1052 0 105 對(duì)公式w fscos 的理解和應(yīng)用 1 功的公式w fscos 1 式中f是恒力 此公式只適用于恒力功的計(jì)算 2 s是物體在力f作用下發(fā)生的位移 即力的作用點(diǎn)對(duì)地的位移 3 是力f的方向與位移s方向的夾角 4 公式中各字母的正負(fù)取值限制f和s分別指 力的大小 和 位移的大小 即公式中f和s恒取正值 也就是說 嚴(yán)格一點(diǎn)的話 公式應(yīng)寫作 w f s cos w是可正可負(fù)的 從公式容易看出 w的正負(fù)完全取決于cos 的正負(fù) 也就是 的大小 不過w的正負(fù)并不表示功有方向 功是標(biāo)量 沒有方向 2 恒力做功的計(jì)算式可作以下三種理解 名師點(diǎn)睛 1 一個(gè)恒力對(duì)物體做的功與其他力的存在與否無(wú)關(guān) 與物體的質(zhì)量 速度無(wú)關(guān) 僅由f s及 三量確定 2 力f和位移s都是矢量 可根據(jù)需要分別將它們進(jìn)行正交分解 由w fs計(jì)算功 3 功是過程量 計(jì)算功時(shí)要明確是哪一個(gè)力在哪一個(gè)過程的功及此過程中這個(gè)力是否是恒力 1 如圖1 1 3所示 質(zhì)量為m 2kg的物體靜止在水平地面上 受到與水平面成 37 大小f 10n的拉力作用 物體移動(dòng)了s 2m 物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù) 0 3 g取10m s2 求 1 拉力f所做的功w1 2 摩擦力f所做的功w2 3 重力g所做的功w3 4 彈力n所做的功w4 5 合力f合所做的功w 圖1 1 3 審題指導(dǎo) 1 本題涉及的力均為恒力 故可直接運(yùn)用w fscos 求解 2 求合力的功 可采用兩種方法中的任意一種求解 解析 1 對(duì)物體進(jìn)行受力分析如圖所示 w1 fscos 10 2 0 8j 16j 2 n g fsin 20n 10 0 6n 14nf n 0 3 14n 4 2nw2 fscos180 4 2 2j 8 4j 3 w3 gscos90 0 4 w4 nscos90 0 5 w w1 w2 w3 w4 7 6j或由合力求總功 f合 fcos f 10 0 8n 4 2n 3 8nf合與s方向相同 則w f合s 3 8 2j 7 6j 答案 1 16j 2 8 4j 3 0 4 0 5 7 6j 兩種求合力功的方法要依據(jù)題目特點(diǎn)靈活運(yùn)用 如物體處于平衡狀態(tài)或某一方向受力平衡時(shí) 先求合力再求功的方法簡(jiǎn)單方便 如已知物體受力中有的不做功 有的做功 且方便求得該力的功 如重力的功 時(shí) 選擇w w1 w2 wn簡(jiǎn)單方便 有關(guān)正功和負(fù)功的理解與判斷 1 功的正負(fù) 2 如何判斷功的正負(fù) 1 根據(jù)力和位移的方向的夾角判斷 常用于恒力做功的判斷 2 根據(jù)力和瞬時(shí)速度方向的夾角判斷 夾角是銳角做正功 夾角是鈍角做負(fù)功 是直角不做功 名師點(diǎn)睛 功的正負(fù)既不表示方向 也不表示大小 而是表示力對(duì)物體做功的效果 說5j的功與 10j的功方向相反是錯(cuò)誤的 功無(wú)方向是標(biāo)量 說5j的功大于 10j的功是錯(cuò)誤的 功的正負(fù)不表示大小 大小看其絕對(duì)值 2 如圖1 1 4所示 a b疊放在一起 a用繩連在墻上 b用力f拉著向右移動(dòng) 用f拉 fab fba分別表示繩子的拉力 a對(duì)b的摩擦力和b對(duì)a的摩擦力 則下列說法中正確的是 a f做正功 fab做負(fù)功 fba做正功 f拉不做功b f和fba做正功 f拉和fab做負(fù)功c f做正功 fab做負(fù)功 fba和f拉不做功d f做正功 其他力不做功 圖1 1 4 思路點(diǎn)撥 對(duì)于做功的判斷 我們可從做功的兩個(gè)必要因素出發(fā) 根據(jù)力與位移之間的方向關(guān)系進(jìn)行判斷 解析 由w fscos 和題意知 力f的作用點(diǎn)位移不為零 且與f方向相同 故f做正功 繩子拉力f拉的作用點(diǎn)位移為零 故f拉不做功 fba的作用點(diǎn)位移為零 fba不做功 fab的作用點(diǎn)位移不為零 且與fab方向相反 故fab做負(fù)功 選項(xiàng)c正確 答案 c 摩擦力的功 1 靜摩擦力的功 1 可不做功 物體受靜摩擦力作用時(shí) 若物體處于靜止?fàn)顟B(tài) 物體相對(duì)地面位移為零 則靜摩擦力對(duì)物體不做功 2 可做正功或負(fù)功 如圖1 1 5所示 水泥隨傳送帶一起勻速向下運(yùn)動(dòng)時(shí) 位移方向沿斜面向下 所受靜摩擦力方向沿斜面向上 靜摩擦力對(duì)物體做負(fù)功 水泥隨傳送帶一起向上運(yùn)動(dòng)時(shí) 水泥所受靜摩擦力與物體位移方向一致 靜摩擦力對(duì)物體做正功 圖1 1 5 3 相互作用的一對(duì)靜摩擦力的做功特點(diǎn)因?yàn)槲矬w間的靜摩擦力總是大小相等 方向相反 而它們運(yùn)動(dòng)時(shí)相對(duì)地面的位移是相同的 所以它們之間的靜摩擦力若做功時(shí) 必定對(duì)一個(gè)物體做正功 對(duì)另一個(gè)物體做等量負(fù)功 2 滑動(dòng)摩擦力的功 1 滑動(dòng)摩擦力可以做正功 也可以做負(fù)功 還可以不做功 當(dāng)將物體輕輕放在運(yùn)動(dòng)的傳送帶上時(shí) 滑動(dòng)摩擦力做正功 當(dāng)傳送帶不動(dòng) 物體沖上傳送帶時(shí) 滑動(dòng)摩擦力做負(fù)功 物體在地面上滑動(dòng)時(shí) 地面雖然受到物體對(duì)它的滑動(dòng)摩擦力的作用 但地面并沒有移動(dòng) 即地面受的滑動(dòng)摩擦力對(duì)地面不做功 2 空氣阻力 滑動(dòng)摩擦力在往返運(yùn)動(dòng)過程中 做的功與路徑有關(guān) 其做功的大小等于力與路程的乘積 即wf fs路 3 相互摩擦的系統(tǒng)內(nèi) 一對(duì)滑動(dòng)摩擦力所做的總功為負(fù)值 由于物體之間有相對(duì)滑動(dòng) 故兩個(gè)物體的對(duì)地位移并不相等 互為作用力 反作用力的滑動(dòng)摩擦力做功的總和不為零 在計(jì)算摩擦力做的功時(shí) 應(yīng)分別計(jì)算 3 質(zhì)量為m的長(zhǎng)木板放在光滑水平面上 一個(gè)質(zhì)量為m的滑塊以速度v沿木板表面從a點(diǎn)滑到b點(diǎn) 在木板上前進(jìn)了l 而木板在水平面上前進(jìn)了s 如圖1 1 6所示 設(shè)滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 求 1 摩擦力對(duì)滑塊做的功 2 摩擦力對(duì)木板做的功 3 摩擦力做的總功 圖1 1 6 審題指導(dǎo) 在審題時(shí)應(yīng)把握以下兩點(diǎn) 1 m的位移 s l m的位移s 2 m所受摩擦力向左 m所受摩擦力向右 解析 分別對(duì)滑塊和木板進(jìn)行受力分析 如圖所示 f mg f f 1 摩擦力對(duì)滑塊做的功為w1 f s l mg s l 2 摩擦力對(duì)木板做的功為w2 f s mgs 3 摩擦力做的總功為w w1 w2 mgl 答案 1 mg s l 2 mgs 3 mgl 1 作用力與反作用力大小相等 但它們所做的功不一定相等 2 摩擦力不一定做負(fù)功 3 同一問題中計(jì)算功必須選取同一參考系 地面 1 功的公式w fscos