物理必修二第七章机械能第二节功.ppt

7.2 功 请看 乙 列车在机车牵 引下动能增加了 甲 货物在起重机 的作用下重力势 能增加了 功的定义 2.做功的过程是能量转化的过程。 1.在认识能量的历史过程中，人们建立了在认识能量的历史过程中，人们建立了 功的概念，因而功和能是两个密切联系的功的概念，因而功和能是两个密切联系的 物理量物理量，即如果物体在力的作用下能量 发生了变化，这个力一定对物体做了功。 做功的两个不可缺少的因素 1.作用在物体上的力 2.物体在力的方向上发生位移 一个物体受到力的作用,并在力的 方向上发生了一段位移，我们就 说这个力对物体做了功。 如图，滑块在力F的作用下前进了 l ， F对滑块做了多少功？ l F F （1）如果力的方向与物体的运动方向一致 F表示力的大小， l 表示位移 的大小， W表示力对物体所做的功 （2）如果力的方向与运动方向垂直 如图，小球在水平 桌面上滚动时，支 持力和重力对物体 做功吗？ 当力的方向跟位移方向当力的方向跟位移方向垂直时垂直时，物体在力的方，物体在力的方 向上没有发生位移，力对物体不做功，或者说向上没有发生位移，力对物体不做功，或者说 ，做功为零。，做功为零。 即即 W W 0 0 F F l （3）当力的方向与位移方向成一角度时 F W = W1 + W2 W1= F1l = F COSl W2 = 0 = F l COS 分析： 根据力的等效性原理, 可以把计算F做功的问 题转化为分别求F1和 F2做功的问题 F2 F1 F、 l 是大小，是F、 l 正向间的夹角 若将位移l分解,结果如何? F l l1 l2 90。 l1=l cos l2=l sin W1= Fl 1= F lcos W2= 0 W= F lcos 1、公式：W = F l cos 力对物体所做的功，等于力的大小、位移 的大小、力与位移夹角余弦这三者的乘积 2、功是标量。但功有正负 3 3、功的单位：、功的单位： 在国际单位制中，功的单位是焦耳，符号是在国际单位制中，功的单位是焦耳，符号是J J 1J 1J m= 1N m 1N m 功的计算公式 4、适用范围 5、功是过程量 W=Flcos 仅适用于求恒力做功 说明:F、 只指大小，一定是正数。 是F、 正向间的夹角 用水平恒力F作用于质量为M的物体，使之 在光滑的水平面上沿力的方向移动距离l，恒力 做功为W1，再用该恒力作用于质量为m(mw2 B w10 (动力做正功） /2 时 W0 (阻力做负功) 是F、 l正向间的夹角。例问题与练习（1） 是恒力。F、 l 只指大小 3、功是标量，国际单位制中单位为J 4 4、功的正负的物理意义：、功的正负的物理意义： 力对物体做正功，是物体运动的动力力对物体做正功，是物体运动的动力 力对物体做负功，是物体运动的阻力力对物体做负功，是物体运动的阻力 5 5、总功的求法、总功的求法 (1)(1)先求每一个力所做的功，再求它们的代数先求每一个力所做的功，再求它们的代数 和和，实际采用此法。实际采用此法。 (2)(2)先求合力，再求合力所做的功。先求合力，再求合力所做的功。 、功一定要指明是哪个力对 哪个物体做的功 2、谈到功一定要明确力对物体 做正功还是负功 课堂练习 问题与练习 1、4（解答见 下页） 课外练习 P6 问题与练习 2、3、4 1.下图表示物体在力F的作用下在水平面上 发生了一段位移l,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,l=2m。角的大小如图所示。 必修2问题与练习参考解答 第七章机械能及其守恒定律 72 功 问题与练习参考解答： 图丙:W=Flcos30 =17.3J 1 1. .解解: :图甲图甲: : W=Flcos(180-)W=Flcos(180-) =Flcos(180-150) =Flcos(180-150) =Flcos30=Flcos30 =102 =17.3J =102 =17.3J 图乙图乙:W=F l cos(180-:W=F l cos(180- ) ) =F l cos150 =F l cos150 = =17.3J17.3J 解:重物被匀速提升时,合力为0,钢绳对重物的拉力的 大小等于重物所受的重力, 即 F=G=2104N 钢绳拉力所做的功为 W1=Flcos=21045=1105J 重力做的功为 W2=Glcos=21045=1105J W克=W2=1105J , WN=0 W合=W1+W2=11051105=0 n n 2. 2.用起重机把重量为用起重机把重量为2.0104N2.0104N的物体匀速地提高了的物体匀速地提高了5m5m ，钢绳的拉力做了多少功？重力做了多少功？物体克，钢绳的拉力做了多少功？重力做了多少功？物体克 服重力做了多少功？这些力所做的总功是多少服重力做了多少功？这些力所做的总功是多少 ？ 3.一位质量为m=60kg的滑雪运动员从高为h=10m的斜坡自由 下滑。如果运动员在下滑过程中所受到的阻力F=50N，斜坡的 倾角=30，运动员滑至坡底的过程中，所受的几个力所做的 功各是多少？这些力所做的总功是多少？ 解:滑雪运动员受到重力、支持力和阻力， 运动员的位移为：l=h/sin30=20m， 方向沿斜坡向下。 重力做功：WG=mglcos60 =6010201/2=6.0103J 弹力做功：WN=Fnlcos90=0 阻力做功：WF=Flcos180 =5020=1.0103J 合力做功：W 总=WG+WN+WF=5.0103J v F FN G 4.一个重量为10N的物体，在15N的水平拉力的作用下，一次 在光滑水平面上移动0.5m，另一次在粗糙水平面上移动相同距 离，粗糙面与物体间的动摩擦因数为0.2。在这两种情况下，拉 力所做的功各是多少？拉力所做的功是否相同？各个力对物体 所做的总功是否相同？ 解:G=10N F=15N l=0.5m =0.2 由功的公式 WW F F = =FlcosFlcos 得得 WW F F = = 7 . 5J 又F阻=N=0.210=2N WWF F阻 阻= = 1J 可知,在这两种情况下，物体所受拉力相同，移动的距离相 同，所以拉力所做的功也相同，为7 . 5J。拉力做的功与是否有 其他力作用在物体上没有关系，与物体的运动状态也没有关系 。光滑水平面上，各个力对物体做的总功为7 . 5J。粗糙水平面 上，各个力对物体做的总功为7.5 1=6 . 5J。 功例题 1.判断力对物体是否做功应从两个方面入手：其一是：在力的作用下物体运动的 过程中某种形式的能量是否发生变化；其二是：看力对物体做功的两个要素是否 同时具备. 2.计算某力所做功的方法 （1）分析物体经历的某一过程所受力的大小和方向； （2）弄清这一过程物体发生的位移的大小和方向； （3）找出力与位移的夹角； （4）代入功的计算公式W=Fscos进行计算. 3.总功的求法 （1）结合所要研究的物理过程求出物体所受的各个分力的功W1、W2Wn， 然后求各分力功的代数和，即为所求合功：W合=W1+W2+Wn （2）物体同时受到几个力F1、F2Fn作用时，还可以先求出几个分力的合力 F合，然后代入功的计算公式计算合功，即W合=F合scos. 4.变力的功及一些特殊力的功的计算：在后续内容中介绍 关于功的理解和计算 【例1】 有下列几种运动情况 a.用水平推力F推一质量为m的物体在光滑水平面上前进位移 s b.用水平推力F推一质量为2m的物体在粗糙水平面上前进位 移s c.用与水平方向成60角斜向上的拉力F拉一质量为m的物体 在光滑水平地面上前进位移2s d.用与斜面平行的力F拉一质量为3m的物体在光滑斜面上前 进位移s 关于上述四种情况下拉力F做功多少的判断正确的是 A.b情况做功最多 B.a情况做功最多 C.d情况做功最少 D.四种情况做功一样多 思路：根据功的计算公式找出每一具体的物理情景中计算功 的各个量，然后代入W=Fscos计算，可得到正确的判断.这 就是运用基本概念进行推理判断. 答案：D 【例2】 如图5-2-2，质量为m的物体沿着倾角为 的斜面下滑了长为L的距离.若物体与斜面间的 动摩擦因数为,求这一过程