《功》教学PPT课件【高中物理必修2】（教科版）） 44页

第四章·机械能和能源第一节功\n问题：动车出站的时候为什么能越开越快？1.从力的时间效应说：机车牵引力产生加速度，vt=at。2.从力的空间效应说：机车的牵引力做了功，动能增加。分析：\n问题：木头在起重机的拉力作用下升高1：起重机对木头的拉力做功，重力势能增大。分析：2：同时，木头还要克服重力做功。\n问题：握力器形状变化的原因？分析：1：从力的作用效果来看：力使物体发生形变。2：从功能关系来看：手的力对握力器做功，弹性势能增大。\n以上物理过程，在能量变化的同时都有力在对物体做功。其实，功和能是两个紧密联系的物理量。功的计算能够为能量的定量表达及能量的转化提供分析的基础。为了深入学习与掌握“能量”的知识与规律，我们今天将来学习第一节“功”。功是能量转化的量度。\nFL力与位移方向相同，力做功只有力没有位移，力不做功力与位移方向垂直，力不做功F物体静止思考:在什么条件下说力对物体做功了？有力有位移,拉力做功FFL探究1力做功的要素哦！\n概括归纳2.做功的因素一是作用在物体上的力；二是物体在力的方向上发生位移.一、功的概念一个物体受到力的作用，并且在力的方向上发生了一段位移，则这个力对物体做了功。1.功的概念\n做功为零（即不做功）的几种情况:①物体不受外力的作用。（F=0）②物体受力的作用，但保持静止。（x=0）③力与物体运动方向垂直。（F┸x）\n练习1.判断下列情况中，人对物体做功的是（）A、人用力提放在地上的皮箱，但没有提起B、人用力将地面上的砖块堆积起来C、举重运动员举着杠铃静止不动D、手握哑铃在水平路面上走了一段距离E、用拖把拖地BE\n如何计算功？讨论与交流：如果在力的作用下且在力的方向上发生了一段位移，如何计算力所做的功？（即力和位移的方向相同时）1.功的公式㈠（注意x指F的方向上移动的距离）功＝力×位移W＝F·x\n如何计算功？讨论与交流如果力和位移成一定的夹角（即不在同一方向）时力的作用下发生了一段位移，如何计算力所做的功？关键点：如何理解"力方向的位移"\n公式可以表达为W＝F·xcosα，表达的意义是功等于沿力F与F方向的位移的乘积。\n公式可以表达为W＝Fcosα·x，表达的物理意义是功等于沿位移方向的力与位移的乘积。\n力对物体做的功等于力的大小、位移的大小、力和位移夹角的余弦这三者的乘积。W=Fxcosα定义式焦耳，符号“J”表示。１Ｊ＝１Ｎ×１m=1N·m适用于恒力做功3.功的定义4.功的公式5.功的单位一、功的概念\n二、对公式的理解：3、对公式的理解：（1）α是F与x方向的夹角（2）功的公式中F和x必须具备同时性。（3）某个力做功取决于这个力和这个力方向的位移，与其他力无关，与物体运动状态无关。2、对单位的理解：焦耳的意义：1牛的力使物体在力的方向上通过1米的距离时所做的功为1焦。1、对定义的理解：功没有方向，是标量，功的运算法则是代数运算法则\nFFl1.力与位移方向相同时W=Fx二、对公式的理解：\nw=—Fx2.力与位移方向相反时\nW=03.力与位移方向垂直时\n4.力与位移方向不一致时W=Fxcosα\n[例1]分别计算这三种情形下力对物体做的功。设这三种情形下力和位移的大小都相同F＝10N，x＝2m。角θ的大小如图所示。xθFθ=150°Fxθθ=30°Fxθθ=30°α=30o\nαCOSαW物理意义α=900α＜900900＜α≤1800COSα=0COSα＞0COSα＜0W=0W＞0W＜0表示力F对物体不做功表示力F对物体做正功表示力F对物体做负功思考：功是标量，它的正、负表示什么意思呢？三、功的正负\n功的意义正功意义：表示该力的作用效果为动力，它将促进物体的运动，受力物有能量增加了。\n功的意义负功的意义：表明该力的作用效果是阻力，它将阻碍物体运动，受力物有能量减小了。力对物体做负功也可以说成物体克服这个力做功。\n练习：所有表面都光滑的斜面固定在水平面上，一滑块从斜面上滑下，关于斜面对滑块的作用力说法正确的是（）A、方向垂直斜面，做功为零B、方向垂直斜面，做功不为零C、方向不垂直于斜面，做功为零D、方向不垂直于斜面，做功不为零若斜面不固定选什么？（）BA\n练习：运动员用500N的力将0.5kg的足球踢出去，使其在动摩擦因数为0.6的草地上滚动了100m而停下来，则运动员对足球做功约为（）A、5000JB、300JC、500JD、无法确定B练习：运动员用500N的力将0.5kg的足球踢出去，使其在草地上滚动了100m而停下来，则运动员对足球做功为（）A、5000JB、300JC、500JD、无法确定D四、功的计算\n1、重力做功四、功的计算1、如果物体在水平面上运动，重力肯定不做功。2、如果物体在竖直方向上运动，重力要做功。1）下落：W=mgh2）上升：W=-mgh3、如果物体在斜面上运动，可将重力向位移方向上分解，也可以将位移向竖直方向分解。更多采用后一种方法，因为它适用于曲线运动。典题1：以一定初速度竖直向上扔出一个小球，小球上升最大高度为h，空气阻力大小恒为f，则从抛出点又回到抛出点的过程中，重力对小球做功和小球克服阻力做功分别为（）和（）A、0B、-fhC、-2fhD、2fhAD\n2、先利用受力分析求出合力，再求合力做功。W合=F合xcosα1、先求每个力做功，再求合力做功。W合=W1+W2+......+Wn2、合力做功四、功的计算\n典例2：一质量为2kg的物体从倾角为370的斜面顶端静止下滑，斜面与物体间动摩擦因数为0.5，斜面长度为5m，重力加速度g=10m/s2,求物体下滑过程中合力对物体做功。θ解：方法一、先求每个力做功再求合力做功mgNf重力做功：支持力做功：摩擦力做功：所以，合力做功：方法二、先求合力再求合力做功若滑块是匀速下滑的，则合力做功为多少？零\nmgNf解：（1）拉力做功为WF=Flcos600=160J（2）摩擦力f=Fcos600=20N摩擦力做功为Wf=-fl=-160J（3）外力做的总功为W合=WF+Wf=0\n3、变力做功四、功的计算（2）等效法人在A点拉着绳通过一离地面高为2m的定滑轮吊起质量m=50Kg的物体，如图所示，开始绳与水平方向夹角为600，当人匀速提起重物由A点沿水平方向运动而到达B点，此时绳与水平方向成300角，求人对绳的拉力做了多少功？分析：人的拉力是一个大小不变、方向变化的力，故不能直接用W=Fx来计算。但是人对绳做的功等于绳对物体做的功，而因为物体匀速上升，所以绳对物体拉力是一个恒力，所以我们可以间接求绳对物体做功。解：绳对物体拉力F=mg人在A点右端绳长L1=h/sin600人在B点右端绳长L2=h/sin300物体上升高度Δh=L2-L1所以拉力做功W=FΔh=mgh(1/sin300-1/sin600)≈840J\n3、变力做功四、功的计算（3）平均值法分析：“缓慢”二字说明拉力F总等于弹力T，若将物体向右拉了x的距离，则拉力F=Kx，F是一个方向不变，大小与x成线性变化规律的变力。可用初、末的力的算术平均值将该变力当作恒力来处理。解：在该过程中拉力的平均值为F=（0+kl）/2所以拉力做功为W=Fl=kl2/2例2、如图所示，轻弹簧一端与竖直墙壁相连，另一端与一质量为m的木块相连，放在光滑的水平面上，弹簧的劲度系数为k，弹簧处于自然状态，用水平力F缓慢拉木块，使木块前进l，求这一过程中拉力对木块做了多少功.\n应用：用铁锤将一铁钉击入木块，设阻力与钉子进入木板的深度成正比，每次击钉时锤子对钉子做的功相同，已知第一次击后钉子进入木板1cm，则第二次击钉子进入木板的深度为多少？\n3、变力做功四、功的计算（4）图像法例2、如图所示，轻弹簧一端与竖直墙壁相连，另一端与一质量为m的木块相连，放在光滑的水平面上，弹簧的劲度系数为k，弹簧处于自然状态，用水平力F缓慢拉木块，使木块前进l，求这一过程中拉力对木块做了多少功.\n用质量为5kg的均匀铁索从10m深的井中吊起一质量为20kg的物体，在这个过程中至少要做多少功？（g取10m/s2）\n3、变力做功四、功的计算（5）其他方法若功率恒定：W=Pt第二节学习动能定理：第四节学习\n4、摩擦力做功四、功的计算1、摩擦力的方向：静摩擦力的方向与相对运动趋势的方向相反滑动摩擦力的方向与相对运动的方向相反2、摩擦力的方向一定与运动方向相反吗？不一定，可以相反，可以相同，也可以不再一条直线上\n3、摩擦力一定做负功吗？例3、质量为M的木板放在光滑水平面上，如图3所示.一个质量为m的滑块以某一速度沿木板表面从A点滑至B点，在木板上前进了l，同时木板前进了x，若滑块与木板间的动摩擦因数为μ，求摩擦力对滑块、对木板所做的功各为多少？滑动摩擦力对滑块、木板做的总功是多少？\n总结：滑动摩擦力可以做正功，可以做负功，也可以不做功。系统因为摩擦而发生的热量Q=-W=μmgl解：木板的位移为x1＝x时，滑块的位移为x2＝l＋x.摩擦力对滑块所做的功为：W1＝-μmgx1＝－μmg(l＋x)，负号表示做负功.摩擦力对木板所做的功为：W2＝μmgx2＝μmgx.这对滑动摩擦力做的总功：W＝W1＋W2＝－μmg(l＋x)＋μmgx＝－μmgl\n典例、在以下三种情景中，关于摩擦力做功的说法正确的是（）vv物体随皮带向上运动物体随皮带向下运动物体随转盘匀速转动A、三种情况的摩擦力均做负功B、甲中摩擦力做正功C、乙中摩擦力做正功D、丙中摩擦力不做功总结：静摩擦力可以做正功，可以做负功，也可以不做功。BD\n如图所示，同一物体分别沿斜面AD和BD自顶点由静止开始下滑，该物体与斜面间的动摩擦因数相同．在滑行过程中克服摩擦力做的功分别为WA和WB，则(　　)A．WA>WBB．WA＝WBC．WA