高中物理 4.1 功课件 粤教版必修2.ppt

第一节功,目标导航,预习导引,目标导航,预习导引,二,一,一、功的概念1.定义在物理学中,如果物体受到力的作用,并使物体在力的方向上发生一段位移,就说这个力对物体做了机械功,简称功.2.做功的两个因素:力和在力的方向上发生的位移是做功的两个不可缺少的因素.预习交流1甲、乙、丙三位同学分别提着同样一桶水.甲静止不动;乙在水平面上匀速行走;丙提水上楼.三位同学对水桶的拉力都做功了吗?答案:只有丙同学对桶的拉力做功.若物体只受力但没有沿力的方向发生位移,则该力对物体不做功.,目标导航,二,一,预习导引,二、功的计算1.功的一般计算式是W=Fscos,适用条件是F是恒力.功是标量,只有大小,没有方向.在国际单位制中,功的单位是焦耳,符号是J,其单位的物理意义是1N的力使物体沿着力的方向发生1m的位移时该力所做的功为1J.2.根据功的计算公式W=Fscos可得下列几种情况:,目标导航,二,一,预习导引,3.当物体在几个力的共同作用下发生一段位移时,这几个力对物体所做的总功,等于各个力分别对物体所做功的代数和,也等于这几个力的合力对这个物体所做的功,即W总=F合scos.,目标导航,二,一,预习导引,预习交流2质量为m=2kg的物体在水平地面上,受到与水平面成=37、大小F1=10N的拉力作用,移动的距离为s=2m.已知物体与地面的动摩擦因数=0.3,g取10m/s2.求:(1)拉力F1对物体所做的功;(2)摩擦力F2对物体所做的功;(3)重力G对物体所做的功;(4)弹力F3对物体所做的功;(5)求合力的功.答案:(1)16J(2)-8.4J(3)0(4)0(5)7.6J解析:由物体受力分析图可知F3=G-F1sin=(20-100.6)N=14N,F2=F3=0.314N=4.2N.故W1=F1scos=1020.8J=16J,W2=F2scos180=-4.22J=-8.4J,WG=W3=0,W=W1+W2+WG+W3=7.6J.,迁移应用,典题例解,一,二,知识精要,一、对功的理解1.功是过程量描述了力的作用效果在空间上的累积,它总与一个具体过程相联系.2.对公式W=Fscos的理解F表示力的大小;s表示力的作用点的位移大小;表示力和位移方向间的夹角.(1)公式只适用于恒力做功的计算.(2)公式中s一般是选取地面为参考系时物体的位移.,迁移应用,典题例解,一,二,知识精要,3.正功与负功(1)功是标量:只有正、负,没有方向,功的正、负不表示大小.(2)正功、负功的物理意义:,(3)一个力对物体做负功,往往说成物体克服这个力做功.,迁移应用,典题例解,知识精要,一,二,【例1】如图所示,光滑的斜劈放在水平面上,斜面上用固定的竖直板挡住一个光滑球,当整个装置沿水平面以速度v匀速运动时,以下说法中正确的是()A.小球的重力不做功B.斜面对球的弹力不做功C.挡板对球的弹力不做功D.以上三种说法都正确,迁移应用,典题例解,知识精要,一,二,解析:小球受力情况如图所示,由做功的条件可以判断小球所受三力的做功情况.由于重力与速度方向垂直,可以知道重力对小球不做功,A项正确;由于F1、F2分别与速度成锐角和180的角,所以F1和F2分别对小球做正功和负功,B、C、D项都不对.答案:A,迁移应用,典题例解,知识精要,一,二,迁移应用,典题例解,知识精要,一,二,1.如图所示,水平木板上有质量m=1.0kg的物块,受到随时间t变化的水平拉力F作用,用力传感器测出相应时刻物块所受摩擦力Ff的大小.重力加速度g取10m/s2,下列判断正确的是(),A.5s内拉力对物块做功为零B.4s末物块所受合力大小为4.0NC.物块与木板之间的动摩擦因数为0.4D.69s内物块的加速度大小为2.0m/s2答案:D,迁移应用,典题例解,知识精要,一,二,解析:由图象可知物块在04s内处于静止状态,其所受合外力为零,选项B错误;45s内做变加速直线运动,因此5s内拉力对物块做的功不为零,选项A错误;物块的滑动摩擦力f=3N,迁移应用,典题例解,知识精要,一,二,2.(多选)质量为m的物体静止在倾角为的斜面上,斜面沿水平方向向右匀速移动了距离s,如图所示,物体m相对斜面静止.则下列说法中正确的是()A.重力对物体m做正功B.合力对物体m做功为零C.摩擦力对物体m做负功D.支持力对物体m做正功答案:BCD,迁移应用,典题例解,知识精要,一,二,解析:物体的受力及位移如图所示.支持力FN与位移x的夹角90,故摩擦力做负功,C正确.合力为零,合力不做功,B正确.,一,二,迁移应用,典例精析,知识精要,思考探究,二、总功及其求法由合力与分力的等效替代关系知,合力与分力做功也是可以等效替代的,因此计算总功时有两种基本思路:1.先确定物体所受的合外力,再根据公式W合=F合scos求解合外力的功.该方法适用于物体的合外力不变的情况,常见的是发生位移s过程中,物体所受的各力均没有发生变化.求解流程图为受力与过程分析求合力求合力的功2.先根据W=Fscos,求出每个分力做的功W1、W2、Wn,再根据W合=W1+W2+Wn,求解合力的功,即合力做的功等于各个分力做功的代数和.求解流程图为受力与过程分析求各力的功求合力的功,一,二,迁移应用,典例精析,知识精要,思考探究,如果物体受到的各个力对物体做功都不为零,那么合力对物体做功一定不为零吗?如果一个物体所受的合力不为零,那么合力一定对物体做功吗?答案:(1)不一定不为零.做匀速直线运动的汽车,在水平方向上只受牵引力和阻力的作用,牵引力和阻力各自做功一定不为零,但是汽车在水平方向上所受合力为零,则做功为零.(2)合力不一定对物体做功.做匀速圆周运动的物体所受合力不为零,但因物体运动方向与合力的方向垂直,所以合力不做功.,一,二,迁移应用,典例精析,知识精要,思考探究,【例2】如图所示,利用斜面从货车上卸货,每包货物的质量m=20kg,斜面倾角=37,斜面的长度l=2m,货物与斜面间的动摩擦因数=0.2,求货物从斜面顶端滑到底端的过程中所受合外力做的功.(g取10m/s2),一,二,迁移应用,典例精析,知识精要,思考探究,解析:斜面上的货物受到重力G、斜面支持力FN和摩擦力Ff共三个力的作用,如图所示.方法一:先求出各个力所做的功,再求总功.重力G做的功为W1=mglsin37=240J支持力FN对货物没有做功W2=0摩擦力Ff对货物做负功为W3=(mgcos37)lcos180=-64J所以,合外力做的总功为W=W1+W2+W3=(240+0-64)J=176J.方法二:先求货物所受的合外力,再求合外力的功.合外力做的功为W=F合l=(mgsin37-mgcos37)l=176J.答案:176J,一,二,迁移应用,典例精析,知识精要,思考探究,一,二,迁移应用,典例精析,知识精要,思考探究,1.(多选)一物体做匀加速运动,速度由0增加到v,再从v增加到2v,位移分别为s1和s2,外力做功分别为W1和W2,则s1和s2、W1和W2关系正确的是()A.s2=3s1B.s2=2s1C.W2=3W1D.W2=4W1答案:AC解析:设物体的加速度为a,合外力为F,则前后两过程物体前进的位移分别是故s1s2=13,A正确;而合力的功W=Fs,因此W1W2=13,C正确.,一,二,迁移应用,典例精析,知识精要,思考探究,2.如图所示,质量为20kg的小孩坐在雪橇上,现用一个与水平方向成=37、大小为60N的力F拉着雪橇沿水平地面从静止开始以a=0.5m/s2的加速度做匀加速直线运动,已知雪橇的质量为20kg,求2s内雪橇受的各力做的功?合力做的功是多少?答案:重力和支持力做功为零拉力做