黑龙江省齐齐哈尔市高中物理 第七章 机械能守恒定律 7.2 功 10页

‎7.1 追寻守恒量——能量7.2 功 ‎ 学习 目标 ‎1、知道功的定义，掌握做功的两个必要因素。‎ ‎2、能从特殊到一般，一般到特殊推导功的一般表达式。‎ ‎3、理解功的概念及正负功的意义。‎ 学习 疑问 学习 建议 ‎【预学能掌握的内容】（查阅教材p55-56页完成下列问题）‎ 一、能量的概念 所有自然现象都涉及能量，人类任何活动都离不开能量：流动的江水具有 动能 ；高处水库里的水具有 ；现代化的生活离不开 ；现代交通工具离不开燃料燃烧释放的 ；核电站要利用原子核裂变时释放的 ；人的生命需要摄入食物中的；绿色植物的生长需要 。 能量无处不在，并且不同形式的能量可以 。‎ 二、伽利略的实验 ‎1.实验中伽利略发现一个启发性的事实：无论斜面B比斜面A陡些或者缓些，小球的速度最后 ，这点距斜面底端的高度与 相同。‎ ‎2.在物理学中，我们把这一事实说成是“某一量是 的”，并且把这个量叫做 或 .‎ ‎3.相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫做 ；物体由于运动而具有的能量叫做 ；这二者统称为 。‎ ‎4.实验中，小球沿斜面A下滑时能量由 转化成 ‎ ‎。 沿斜面B上滑的时候能量由 转化成 。‎ ‎（查阅教材p57-59页完成下列问题）‎ 知识点一、功的概念 v v v F F α α 甲 水平推 乙 向上提 丙斜向上拉 丁 斜向下推 F F v ‎[创设情境] 如下图是同学们换座位时搬课桌的简图。（请看清楚F和V的方向）‎ ‎[问题]在上述操作过程中，同学们对课桌的作用力F做功了吗？ 带着这个问题，请同学们阅读教材P57,完成下面的填空。‎ ‎1、一个物体受到 的作用，并在 的方向上发生了一段 ，这个力就对物体做了功。‎ ‎2、做功的两个不可缺少的因素：一是 ；二是 ‎【典题探究】‎ 例1、.下面列举的哪几种情况下所做的功是零 （ ）‎ A．卫星做匀速圆周运动，地球引力对卫星做的功 B．平抛运动中，重力对物体做的功 C．举重运动员，扛着杠铃在头上的上方停留10s，运动员对杠铃做的功 D．木块在粗糙水平面上滑动，支持力对木块做的功 知识点二、功的计算 ‎1、如果力的方向与物体的运动方向一致，该怎样计算功呢？‎ 问题一：物体m在水平力F的作用下水平向前行驶的位移为s，如图甲所示，求力F对物体所做的功。‎ ‎2、思考：如果力的方向与物体的运动方向成某一角度，该怎样计算功呢？‎ 问题二：物体m在与水平方向成α角的力F 的作用下，沿水平方向向前行驶的距离为s，如图乙所示，求力F对物体所做的功。‎ 总结：功的计算 ‎1、功的计算式W=‎ ‎2、功的理解 ‎（1）公式中的F是 ， 不能直接用来求变力的功。‎ ‎（2）公式中的l是指力的作用点的位移，如果研究对象是一个可当成质点的物体时，l也就是物体的位移，公式中的α角是指力的方向和位移方向的夹角，即代表力和位移的两个矢量的箭头所指方向间的夹角。‎ ‎（3）功是标量，只有 没有 。（4）功是过程量。 （5）功具有相对性。‎ ‎3、在国际单位制中，功的单位是 ，符号是 。1J等于1N的力使物体在力的方向上发生‎1m的位移时所做的功。即 1J=1N×‎1m=1N·m ‎【典题探究】‎ 例2、如图所示，质量m=‎2kg的静止物体在与水平面成α=370的拉力F=5N作用下，沿光滑水平面前进了‎10m，求此过程中拉力F做功多少？（g取‎10m/s2 sin370=0.6 cos370=0.8）‎ F α F α 拓展：若将例2中“光滑水平面”改为“动摩擦因数μ=0.1的水平面”，此过程中拉力F做功多少？摩擦力做功多少？‎ F α F α 总结1）、功是力作用在物体上通过一段位移才发生的。讨论力做功的问题时，必须明确研究的是哪一个 在哪一段 （或过程）上做的功。‎ ‎2）、判断一个力对物体是否做功的主要依据：一是根据做功的 ；二是根据物体之间由于力F的作用是否有 能量 转化来确定力是否对物体做功。‎ ‎3）、在力和位移已经确定的情况下，恒力F对物体做了多少功，与物体是否受 等无直接关系。‎ 知识点三：探究 正功和负功 根据W=FScos θ可知：‎ ‎（1）当θ=90°时，cos θ 0,W= 。即当力F和位移S（物体发生单向运动）垂直时，力对物体不做功 ‎（2）当0≤θ<90°时，cos θ 0,W 0。即当力F跟位移S（物体发生单向运动）的夹角为锐角时，力F对物体做正功。这时力F是 （动、阻）力，所以 （动、阻)力对物体做正功。‎ ‎（3）当90°<θ≤180°时，W 0。即当力F跟位移S（物体发生单向运动）的夹角为钝角时，力F对物体做负功。这时力F是 （动、阻）力，所以 （动、阻）力对物体做负功。‎ ‎（4）一个力对物体做负功，又常说成“物体 这个力做功”（取绝对值)。“力F对物体做的功为-10J”，可以用“ ”表述。‎ 正功的意义是：力对物体做正功时向物体提供能量，即受力物体获得了能量。负功的意义是：物体克服外力做功，向外输出能量（以消耗自身的能量为代价），即负功表示物体失去了能量。‎ ‎【典题探究】‎ 例3、如图所示，物体在力作用下在水平面上发生一段位移L，试分别计算这四种情况下力F对物体所做的功。设在这四种情况下力F和位移L的大小都相同：F=10N，L=‎1m，角θ的大小如图所示。‎ 知识点四： 几个力的总功的计算 计算几个力的总功，通常有以下两种不同的处理方法：‎ ‎(1)几个力的总功等于各个力所做功的代数和。若以 W1、W2、W3、…、Wn，分别表示力F1、F2、F3、…、Fn所做的功(含有正功、负功)则这些力所做的总功为 W总=‎ ‎(2)几个力的总功等于这几个力的合力的功，若以W合表示合力的功，则这些力所做的总功为W总= 。‎ 例4.一个质量m=‎150 kg的物体，受到与水平方向成37°角斜向上方的拉力F=500 N，在水平地面上移动的距离L=‎5 m，物体与地面间的滑动摩擦力F摩=100 N，(sin37°=0.6 cos37°=0.8)求：‎ F ‎370‎ F ‎370‎ ‎（1）重力G所做的功；‎ ‎（2）支持力FN所做的功；‎ ‎（3）拉力F所做的功；‎ ‎（4）滑动摩擦力F摩所做的功；‎ ‎（5）外力对物体所做的总功；‎ ‎【课堂检测】‎ ‎1．如图所示，两物体与水平面间的动摩擦因数相同，它们的质量相等，在甲图中用力F1拉物体，在乙图中用力F2推物体，两种情况下两物体都做匀速直线运动，经相同的位移，则F1和F2对物体所做的功W1和W2的关系为( )‎ A．W1＝W2 B．W1>W2‎ C．W1