高一物理必修二7.2-功

第七章機(jī)械能及其守恒定律

第2節(jié)功

第1頁問題：木頭在起重機(jī)拉力作用下什么形式能增加？功與能量關(guān)系第2頁問題：列車在機(jī)車牽引力作用下什么形式能在能增加？第3頁問題：握力器在手壓力作用下什么形式能增加？第4頁功與能量關(guān)系2.做功過程是能量轉(zhuǎn)化過程。1、假如物體在力作用下能量發(fā)生了改變，這個(gè)力一定對(duì)物體做了功。第5頁1.功概念：一個(gè)物體受到力作用，假如在力方向上發(fā)生一段位移，力就對(duì)物體做了功。一、功2.做功兩個(gè)要素一是作用在物體上力；二是物體在力方向上發(fā)生位移.解釋前面事例第6頁3.功大小1、力與位移方向一致時(shí):

FL

W=Fl第7頁2、力方向與運(yùn)動(dòng)方向垂直小球在水平桌面上滾動(dòng)時(shí)，支持力和重力對(duì)物體做功嗎？物體在力方向上沒有發(fā)生位移，力對(duì)物體不做功，或者說，做功為零。

即W＝0第8頁lFFFαFαFα分析：依據(jù)力等效性原理,能夠把計(jì)算F做功問題轉(zhuǎn)化為分別求F1和F2做功問題W1=F1l=FCOSαlW2=0∵W=W1∴W=Fl

COSα拉力F做功W=？F2F1力與位移方向成一定夾角時(shí)第9頁lα分析：位移是矢量,能夠把計(jì)算F在l方向上做功問題轉(zhuǎn)化為分別求lF和l2方向做功問題。WF=W1=FlF=FlCOSαW2=0∵∴W=FlF=Fl

COSα拉力F做功W=？l2lF力與位移方向成一定夾角時(shí)lFFαFl

F=lcosα第10頁說明:

1、公式只對(duì)恒力適用１Ｊ＝１Ｎ×１m=1N物理意義：物體受到1N力，在力方向上發(fā)生1m位移，就說這個(gè)力對(duì)物體做了1J功。公式：W=Flcosα3、公式中F、只指大小，一定是正數(shù)；

是F、兩箭頭遠(yuǎn)離質(zhì)點(diǎn)夾角,即：方向夾角2、l

是相對(duì)地面實(shí)際位移,不是指相對(duì)地面水平位移功單位：焦耳，用符號(hào)“J”表示第11頁[例1]分別計(jì)算這三種情形下力對(duì)物體做功。設(shè)這三種情形下力和位移大小都相同：F＝10N，l＝2m。角θ大小如圖:vθFθ=150°Fvθθ=30°Fvθθ=30°1.解:圖1W=Flcos(180°-θ)=Flcos(180°-150°)

=Flcos30°=10×2×=17.3J 圖2:W=Flcos(180°-θ)

=Flcos150°=－17.3J圖3:W=Flcos30°=17.3J第12頁例2：用與水平面成α角斜向上拉力拉著質(zhì)量為m物體在水平面上運(yùn)動(dòng)，第一次在光滑水平面上，做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，位移為x，做功w1；第二次在粗糙水平面上，做勻速直線運(yùn)動(dòng)，位移也為x，作功w2，則()A.w1>w2B.w1<w2C.w1=w2D.無法確定

C功一定要指明是哪個(gè)力對(duì)物體做功.注意：恒力做功與物體運(yùn)動(dòng)性質(zhì)、運(yùn)動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)短都無關(guān)，同時(shí)與有沒有其它力做功也無關(guān)。xFFα第13頁l1拉力F做功W=？FαlWF=Fl1計(jì)算力做功時(shí)注意力和位移同時(shí)性。v≠0第14頁思索：功是標(biāo)量還是矢量？怎樣判斷一個(gè)物理量是標(biāo)量還是矢量？1、標(biāo)量沒有方向，矢量有方向2、運(yùn)算法則：標(biāo)量：代數(shù)相加減，矢量加減：平行四邊形法則第15頁l例3：在光滑水平面上，物體受兩個(gè)沿水平方向、相互垂直大小分別為3N和4N恒力，從靜止開始運(yùn)動(dòng)10m，求每個(gè)力做功和協(xié)力做功。F1=4NF2=3NF合=5N功滿足代數(shù)運(yùn)算，是標(biāo)量αθ第16頁計(jì)算幾個(gè)力所做總功方法：（2）先求出各個(gè)力所做功，再求其代數(shù)和．（1）先求出這幾個(gè)力協(xié)力F大小和方向，再求協(xié)力F所做功，即為總功．第17頁例題4:一個(gè)質(zhì)量m=150kg雪橇，受到與水平方向成θ＝37°角斜向上方拉力F=500N，在水平地面上移動(dòng)距離l=5m。物體與地面間滑動(dòng)摩擦力F阻=100N。求外力對(duì)物體所做總功。

解析：拉力F對(duì)物體所做功為W1=Flcos37°=J。摩擦力F阻對(duì)物體所做功為W2=F阻lcos180°=-500J。重力和支持力做功為0所以：外力對(duì)物體所做總功W=W1＋W2=1500J。（另解：先正交分解求協(xié)力，再求總功）第18頁αCOSαW物理意義α=π/2α＜π/2π/2＜α≤πCOSα=0COSα＞0COSα＜0W=0W＞0W＜0表示力F對(duì)物體不做功表示力F做正功，動(dòng)力表示力F做負(fù)功，阻力α是F、v方向夾角二、正功與負(fù)功第19頁如：1、摩擦力對(duì)某物體做了-20J功，也可說物體克服摩擦力做了20J功。一個(gè)力對(duì)物體做負(fù)功，也可說成：物體克服這個(gè)力做了功（取絕對(duì)值）2、豎直上拋物體上升過程：重力對(duì)物體做負(fù)功，或物體克服重力做了功第20頁2、功是標(biāo)量;功正負(fù)即不表示方向，也不是數(shù)量上正與負(fù)，即：不能說正功大于負(fù)功。功正、負(fù)值了解：例.比較－8J功與5J功誰大？1、功正負(fù)只是表示做功效果不一樣。力做正功，表示為動(dòng)力；促進(jìn)物體運(yùn)動(dòng)。力做負(fù)功，表示為阻力；妨礙物體運(yùn)動(dòng)第21頁練習(xí)1:以下說法正確是：()A、功是標(biāo)量，正負(fù)反應(yīng)大小。-3J比-2J小。B、力對(duì)物體做正功還是負(fù)功，取決于力和位移方向關(guān)系C、力做功總是在一個(gè)過程中完成，所以功是過程量。D、凡是發(fā)生位移物體，一定有力做功。BC第22頁練習(xí)2:用起重機(jī)將質(zhì)量為ｍ物體勻速地吊起一段距離，作用在物體上各力做功情況是（）A.重力做正功，拉力做負(fù)功，協(xié)力做功為零

B.重力做負(fù)功，拉力做正功，協(xié)力做正功C.重力做負(fù)功，拉力做正功，協(xié)力做功為零

D.重力不做功，拉力做正功，協(xié)力做正功

C第23頁1.一位質(zhì)量為m=10kg滑雪運(yùn)動(dòng)員從高為h=1m斜坡自由下滑。已知物體與斜面間動(dòng)摩擦因數(shù)μ=

0.5。斜坡傾角θ=30°，運(yùn)動(dòng)員滑至坡底過程中，所受幾個(gè)力所做功各是多少？這些力所做總功是多少？lfFNG注意：l是相對(duì)地面實(shí)際位移，不是相對(duì)地面水平位移！此題:物體在豎直方向也相對(duì)地面發(fā)生了位移！斜面問題：1、斜面體不動(dòng)，物體動(dòng)。第24頁解:滑雪運(yùn)動(dòng)員受到重力、支持力和阻力，運(yùn)動(dòng)員位移：l=h/sin30°=2m，方向沿斜坡向下重力做功：WG=mglcos60°=mgh=10×10×1J=100J彈力做功：WFN=FNlcos90°=0θvf動(dòng)FNG協(xié)力做功：W總=WG+WFN+Wf=186.6J注意：WG=mgh,重力與重力方向高度差乘積hl阻力做功：Wf=flcos180°=－μmgcos300.l

=86.6J第25頁拓展（1）：若物塊與斜面體相對(duì)靜止一起沿水平面向左勻速運(yùn)動(dòng)位移x。求：①物塊所受各力做功及協(xié)力做功；②斜面體對(duì)物體所做功為？FFmgFNf靜xπ/2-θWN=FN.Xcos(π/2-θ)=FN.Xsinθ=mgcosθ.XsinθWf=f靜.Xcos(π-θ)=-f靜.Xcosθ=-mgsinθ.Xcosθf靜=mgsinθ勻速：FN=mgcosθWG=0W總=WN+Wf+WG=0斜面問題：2、斜面體和物體相對(duì)靜止一起運(yùn)動(dòng)。W斜=WN+Wf=0第26頁注意：l是相對(duì)地面實(shí)際位移，不是相對(duì)斜面位移！拓展（2）：若斜面光滑，斜面體和物體一起向左勻加速運(yùn)動(dòng)則斜面體對(duì)物體做功為？FNGθlF合斜面問題：3、斜面體和物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)。拓展（3）：若斜面體和水平地面都光滑，小物體沿斜面下滑過程中，斜面對(duì)小物塊作用力方向和做功情況？FN第27頁小結(jié)一、做功條件作用在物體上力物體在力方向上移動(dòng)位移二、功:標(biāo)量W=Flcosα(恒力)a、功一定要指明是哪個(gè)力對(duì)物體做功b、力必須是恒力三、正功負(fù)功及物理意義四、總功計(jì)算：F、l

只指大小，l是相對(duì)地面實(shí)際位移！第28頁解:G=10NF=15Nl=0.5mμ=0.2由功公式WF=Flcosα得WF=7.5J又F阻=μFN=μG=0.2×10=2N

WF阻=－1J兩種情況下：拉力做功相同。可知：拉力做功與是否有其它力作用在物體上沒相關(guān)系，與物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)也沒相關(guān)系。光滑水平面上：W總=WF=7.5J粗糙水平面上:W總=WF+WF阻=7.5－1=6.5J。

4.一個(gè)重量為10N物體，在15N水平拉力作用下，一次在光滑水平面上移動(dòng)0.5m，另一次在粗糙水平面上移動(dòng)相同距離，粗糙面與物體間動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2。在這兩種情況下，拉力所做功各是多少？拉力所做功是否相同？各個(gè)力對(duì)物體所做總功是否相同？第29頁例3:如圖所表示，在傾角α

=37°斜面上，質(zhì)量m=10kg物體在平行斜面向上拉力

F=

120N作用下，沿斜面上滑距離l=2m，已知物體與斜面間動(dòng)摩擦因數(shù)μ=

0.5。