物理人教版必修2：第七章2.功.ppt

2功 1如果一个物体受到_的作用，并且物体在_ 发生了一段_，就说这个力对物体做了机械功，简称功 2功的计算公式是 W_，即力对物体做的功等于 力的大小、位移的大小以及力和位移夹角的_的乘积 3功的正负：功是标量，只有_，没有_， 但有正负正功表示力对物体做动力功，负功表示力对物体做 _功(往往说成是物体克服这个力做功) 力力的方向上 位移 Flcos 阻力 余弦 大小方向 4下列关于力做功的说法中，正确的是() A人用 300 N 的力将足球踢出，球在空中飞行了 40 m， 则人对足球做功 1 200 J B B人用力推物体，但物体未被推动，人对物体做功为零 C物体竖直上升时，重力不做功 D只有恒力才能做功，变力不能做功 解析：人用 300 N 的力将足球踢出，在力的方向上发生的 位移不是 40 m，故人对足球做的功不是 1 200 J，A 错；力做功 的条件是在力的方向上发生位移，B 对；物体上升时，受到重 力，且在重力的方向上发生了位移，重力做负功，C 错；恒力 和变力均可做功，D 错 5起重机竖直吊起质量为 m 的重物，上升的加速度是 a， 上升的高度是 h，则起重机对货物所做的功是()C Amgh Bmah Cm(ga)h Dm(ga)h 解析：由重物上升的加速度为 a 可知，起重机对货物的作 用力大小为 m(ga)，方向向上，位移为 h，方向也向上，故起 重机对货物做的功为 m(ga)h，C 正确 知识点1做功的判断 根据做功的条件，有时候即使使出了力气，即使让物体运 动了，也未必对物体做了功，如图721 所示的是果农挑荔 枝的情景 图 721 讨论： 有 相同 有没有 垂直 没有 (1)果农从地面挑起荔枝的过程中，对扁担_做功， 因为这段时间内他挑担子的力和担子位移的方向_ (2) 当果农挑着荔枝筐行走时( 不考虑担子重心的上下移 动)，他对扁担_作用力，对扁担_做功，因为此 时果农肩膀对扁担的支持力与位移方向_，在力的方向 上_位移 1做功的两个条件(缺一不可)： (1)力的作用 (2)在力的方向上发生了位移 2不做功的特殊情况： (1)有力但无位移，如推箱子但没有把箱子推动 (2)无力但有位移，如匀速直线运动，所受合外力为零，虽 发生了位移但也不做功 (3)有力有位移，但位移与力垂直，如匀速圆周运动，合外 力与速度时刻垂直，合外力也不做功 【例1】关于力对物体的做功情况，下列说法中不正确的 是() A物体做自由落体运动时，重力对物体一定做功 B行星绕太阳在圆轨道上运行时，引力对物体不做功 C沿斜坡向上加速行驶的汽车，牵引力一定做功 D细绳的一端固定，另一端拴一小球，使小球在竖直平 面内做匀速圆周运动，绳的拉力有做功 解析：根据力对物体做功的两个条件，即力和在力的方向 上发生位移可知，物体做自由落体运动时，重力方向和物体的 位移方向相同，重力对物体有做功；行星绕太阳在圆轨道上运 行时，引力和物体的速度方向时刻垂直，故引力不做功；沿斜 坡向上加速行驶的汽车，牵引力方向与位移方向相同，做正功； 绳的拉力方向与小球的运动方向时刻垂直，不做功 答案：D 【触类旁通】 1如图 722 所示，小物块位于光滑的斜面上，斜面位 于光滑的水平地面上从地面上看，在小物块沿斜面下滑的过 )程中，斜面对小物块的作用力( A垂直于接触面，做功为零 图 722 B垂直于接触面，做功不为零 C不垂直于接触面，做功为零 D不垂直于接触面，做功不为零 解析：滑块在往下滑动的过程中，斜面也会向右运动，斜 面对滑块的作用力垂直于接触面，但滑块下滑的位移不与斜面 平行，即不与作用力垂直，则做功不为零故答案 B 正确 B 知识点2功的理解和计算 伏尔加河上的纤夫是俄国著名现实主义画家列宾的代 表作，描述的是纤夫们拉着船前行的情景，如图723 所示 图 723 讨论： 做功 沿位移垂直于位移沿位移 (1)纤夫拉船的力的方向与船前进的方向往往不在同一条 直线，而是有一定的夹角不在同一方向时，拉力对船_ (填“做功”或“不做功”) (2) 根据力的合成与分解，可以把纤夫拉船的力分解成 _方向的力和_方向的力，再用_方 向的分力乘位移求解拉力做的功 1做功的理解： (1)位移l：在公式WFlcos 中，l 必须是力 F的作用点的 位移 (2)合力功、分力功：每个作用在物体上的力都可能会做功， 合力会，分力也会，因此计算功时，应明确是合力功还是某个 分力的功 (3)正功：不表示功的方向(功没有方向)，表示力 F 是物体 运动的动力，它使物体的运动加强 (4)负功：不表示功的方向，表示力 F 是物体运动的阻力， 它使物体的运动减弱 (5)力对物体运动的改变：只要合外力 F 不为零，物体的运 动状态都会改变，当 F 与作用点的位移 l 垂直时，F 做功为零 2合外力做功的计算： (1)合外力做的功等于各个分力所做的功的代数和： WW1W2Wn； (2)用分力计算合外力总功时，应当注意不要重复计算，即 在计算时要把握住哪些是分力，哪些不是分力合外力和其分 力，有着共同作用的物体和作用点 3变力做功的计算： (1)平均力法：当力的方向不变，大小与位移成线性(一次函 数)关系时，可利用此方法求解，即 WF1F2 2 lcos . (2)图象法：变力做功中，可用 Fl 图象所包围的面积表示 力对物体做的功，如图 724 中阴影部分的面积 图 724 (3)微元法(分段法)：把物体的运动过程分为若干个小段， 这样每小段都可看做直线，先求每小段上的功，再全部相加即 可 (4)化变为恒法(等效替换法)：有时候表面看起来是变力做 功，但是经过适当变换可以转换成恒力做功 图 725 如图 725 所示，一辆拖车通过光滑的定滑轮将一物体 G 匀速提升，要求拖车从 A 点水平移动到 B 点时对物体所做的 功拖车对绳子的拉力为变力，但由于物体匀速上升，所以可 认为拖车对物体所做的功等于绳子对物体所做的功，且 FG， 作用点的有效位移为绳长 OA 与 OB 之差，这样变力做功问题 就转化成了恒力做功问题 【例2】如图 726 所示，光滑的斜面 B 放在水平面上， 斜面底端有一重 G2 N 的金属块 A，斜面高 h15cm， 倾角60，用一水平力 F 推 A，在将 A 推到顶端的过程中， A、 B 都做匀速运动，且 B 运动的距离 L30 cm，求： (1)此过程中力 F 所做的功； (2)金属块克服斜面支持力所做的功 图 726 图727 图728 故作用点在支持力的方向上的位移 sODh 【触类旁通】 2一物体在相互垂直的两个共点力 F1、F2 作用下运动， 运动过程中 F1 对物体做的功为 3 J，F2 对物体做的功为 4 J，则 F1 与 F2 的合力对物体做的功为()C A1 J C7 J B5 J D无法计算 解析：合力对物体做的功等于各个分力对物体所做的功之 和 3如图 729 所示，竖直向上的恒力 F 通过滑轮将物体 提升了 h，求力 F 做的功 图 729 解：物体上升了 h 因此力的作用点上升了 2h 则 WFF2h2Fh 所以 F 做的功为 2Fh. 知识点3功的正负 如图7210 所示，小明用各种角度的推力去推箱子：箱 子被推力推着向右运动；箱子向左运动，小明用推力逐渐阻止 箱子运动 图 7210 讨论： 正 W2 CW1W2 BW1W2 D无法确定 错因：因为移动的距离相同，作用的物体越重，需要做的 功越多，因此 W1W2.这种错觉的产生来源于生活经验：移动越 重的物体要花费越大的精力，做更多的功(这种情况下作用力F 已经不相同了) 正解：两物体所受的力均为恒力且相等，在力的方向上发 生相同的位移，由 WFlcos 可知 W1W2. 答案：C 【触类旁通】 6(2011 年惠阳高级中学期末)分别在光滑水平面、粗糙水平 面和粗糙斜面上推同一物体，如图 7216 甲、乙、丙所示如 果图示中的推力 F 大小相等，在物体发生大小相等的位移时，推 力对物体所做的功() 图 7216 A在光滑水平面上较大 C在粗糙斜面上较大 B在粗糙水平面上较大 D相等 D 摩擦力做功、相互作用力做功 1摩擦力做功的特点：摩擦力可以做正功，也可以做负功， 还可以不做功 (1)静摩擦力做功举例： 当物体在倾斜的传送带上随传送带一起向上运动时，静摩 擦力做正功； 若随传送带向下运动，则静摩擦力做负功； 在粗糙的水平圆盘上，物体随圆盘做圆周运动时，静摩擦 力提供向心力，不做功 (2)滑动摩擦力做功举例： 如图 7217 所示，将物体轻轻放在运动的传送带上时， 滑动摩擦力做正功； 当传送带不动，物体冲上传送带时，滑动摩擦力做负功； 当物体在地面上滑动，地面受到的摩擦力不做功 图 7217 2作用力与反作用力做功： (1)作用力与反作用力的特点：大小相等、方向相反、在同 一直线上，但作用在不同物体上 (2)运动特点：作用力、反作用力作用下的物体可能向相反 方向运动，也可能向同一方向运动，也可能一个运动而另一个 静止，还可能两个物体都静止 (3)由 WFlcos 可以判断，作用力的功与反作用力的功， 没有必然的关系，即不一定一正一负、不一定大小相等 【例5】关于摩擦力做功，以下说法正确的是() A.滑动摩擦力总是做负功 B.滑动摩擦力一定做功 C.静摩擦力对物体一定不做功 D.静摩擦力对物体可以做正功，也可以做负功 错因：误认为滑动摩擦力阻碍相对运动