春季高中物理沪科版必修2：3.2 《研究功与功率》（一）.ppt

3.2 研究功与功率（一）,学习目标定位,理解功的概念，知道做功的两个因素.,明确功是标量，会用功的公式进行计算,理解正功、负功的含义.,会计算变力的功，会计算多个力的总功,知识储备区,一、1Fs 2 Fscos 3焦耳 J,二、10 2正 增加 3负 减少,三、2恒力 3Wi 面积,学习探究区,一、怎样计算力跟位移成夹角时的功,二、正功、负功的含义,三、计算变力做功,一、怎样计算力跟位移成夹角时的功,问题设计,1.某同学用手平托一本书竖直向上移动一段距离，又平托书水平移动一段距离，在这两个过程中手对书的支持力是否对书做功？,答案 手对书的支持力对书做功,N,手对书的支持力不做功,一、怎样计算力跟位移成夹角时的功,问题设计,2. 如图，物体在与水平方向夹角为的力F的作用下前进了s，则F对物体做的功如何表示？,答案,1力和物体在 上发生的位移，是做功的 两个不可缺少的因素,要点提炼,力的方向,2力对物体所做的功等于力的大小、位移的大小、 力与位移夹角的余弦这三者的乘积， 即WFscos .,延伸思考,问题设计,若物体受到多个力的作用，如何计算外力对物体做的总功？,答案,求外力对物体做的总功，有两种方法：,(1)先求物体所受的合外力，再根据公式W合F合scos 求合外力的功,(2)先根据WFscos 求每个分力做的功W1、W2、Wn， 再根据W合W1W2Wn求合力的功,返回,二、正功、负功的含义,问题设计,1某物体在水平面上向右运动了s，当物体受到与水平方向夹角为30的力作用时，如图甲所示，力对物体做的功为多少？当物体受到与水平面夹角为150的力作用时(如图乙所示)，力对物体做的功为多少？,答案,2功的正、负的含义是什么？,答案 正功表示动力对物体做功；负功表示阻力对物体做功,1由WFscos 可知：,要点提炼,2正功、负功的含义,正,负,克服,(1)当00，力对物体做 功； (2)当 时，W0，力对物体做 功，或称物体 这个力做功； (3)当 时，W0，力对物体不做功,返回,(1)力对物体做正功时，物体的动能 ；力对物体做负功时，物体的动能 ；力对物体做多少功，物体的动能就变化多少,(2)功的正、负并不表示方向，也不表示功的大小，只表示是动力做 功还是阻力做功力对物体做正功，表示该力是动力；力对物体 做负功，表示该力是阻力,增加,减少,三、计算变力做功,问题设计,1用水平拉力拉着滑块沿半径为R的水平圆轨道运动一周，如图所示，已知滑块与轨道间的动摩擦因数为，滑块质量为m，求此过程中摩擦力做的功,T,f,答案 W1mgs1，W2mgs2， W3mgs3，Wnmgsn，,拉力时刻与速度相反，大小恒为mg,以把圆周分成无数段小微元段，每一小段可近似成直线,一个圆周内所做的功 WW1W2W3Wn mg(s1s2s3sn) mg2R,三、计算变力做功,问题设计,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,答案 解法一：,Fks,因该力与位移成正比， 故可用平均力求功,当sl时，,三、计算变力做功,问题设计,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,答案 解法二：,画出力F随位移s的变化图像,由于力F做功的大小与图像中阴影的面积相等,1微元法：,要点提炼,WFscos 只能用来计算恒力的功 若是求变力的功，可将运动过程分成很多小段，每一小段内F可看作恒力，用公式WFscos 求每一小段内F做的功，然后累加起来就得到整个过程中变力做的功,2图像法：,要点提炼,变力的功W可用Fs图线所包围的面积表示 如图所示s轴上方的面积表示力对物体做的正功的多少， s轴下方的面积表示力对物体做的负功的多少,3平均值法：,要点提炼,力F是变力时，可求出力F的平均值，再利用公式WFscos 求解，这种方法一般有两种情况： (1)题目中明确指出了是平均力，如一小球从高处掉下，落入泥土的深度为s，泥土的平均阻力为F阻，则泥土做的功为WF阻s. (2)力随位移按线性规律变化时(比如：力与位移成正比或是一次函数关系)，若在一段过程的初、末位置力分别为F1.F2，则该过程的平均力为 ,返回,一、正、负功的判断,典例精析,例1 如图表示物体在力F的作用下在水平面上发生了一段位移s，这四种情形下力F和位移s的大小都是一样的，则力对物体做正功的是( ),C,锐角,锐角,钝角,钝角,A,解析,返回,例2 质量为m的小物块在倾角为的斜面上处于静止状态，如图所示若斜面体和小物块一起以速度v沿水平方向向右做匀速直线运动，通过一段位移s.斜面体对物块的摩擦力和支持力的做功情况是( ) A摩擦力做正功，支持力做正功 B摩擦力做正功，支持力做负功 C摩擦力做负功，支持力做正功 D摩擦力做负功，支持力做负功,典例精析,B,一、正、负功的判断,f与s成锐角,N与s成钝角,解析,返回,二、功的计算,例3 如图所示，一个人用与水平方向成60角的力F40 N 拉一个木箱，在水平地面上沿直线匀速前进了8 m，求： (1)拉力F对木箱所做的功； (2)摩擦力对木箱所做的功； (3)外力对木箱所做的总功,典例精析,(1)拉力对木箱所做的功 W1Fscos 604080.5 J160 J,(2)摩擦力对木箱做负功,f=Fcos 60,(3)外力对木箱所做的总功: WW1W20,W2fs=Fscos 60160J,解析,返回,课堂要点小结,功,返回,自我检测区,1,2,3,4,1(对功的理解)关于功的概念，以下说法正确的是( ) A力是矢量，位移是矢量，所 以功也是矢量 B功有正、负之分，若某个力 对物体做负功，表明这个力 对该物体的运动起阻碍作用 C若某一个力对物体不做功， 说明该物体一定没有位移 D合力的功等于各分力做的功 的矢量和,B,F为动力,F为阻力,位移不为0,解析,1,2,3,4,2(对正、负功的判断)如图所示，一端可绕O点自由转动的长木板上方放一个物块，手持木板的另一端，使木板从水平位置沿顺时针方向缓慢旋转，则在物块相对于木板滑动前的过程中( ) A重力做正功 B摩擦力做负功 C摩擦力不做功 D支持力不做功,解析,1,2,3,4,根据微元法,解析,1,2,3,4,4(功的计算)如图所示，在光滑水平面上，物体受两个相互垂直的大小分别为F13 N和F24 N的恒力，其合力在水平方向上，从静止开始运动10 m，求： (1)F1和F2分别对物体做的功是多少？代数和为多大？ (2)F1和F2合力为多大？合力做功是多少？,（1）根据功的公式,WW1W218 J32 J50 J,解析,1,2,3,4,4(功的计算)如图所示，在光