广东省惠东县平山镇第三中学高中物理 4.1功课件 粤教版必修2.ppt

第四章机械能和能源 第一节功 学习目标1 理解功的概念 知道力和物体在力的方向上发生的位移是做功的两个不可缺少的因素 2 知道功的公式w fscos 会用这个公式进行计算 3 理解正功和负功的概念 知道在什么情况下力做正功或负功 重点和难点重点 功的计算公式及其推导过程 判定物体所受各力是否做功 做功的正负 正负功的物理意义 难点 力是否做功的判定 对正负功的理解 学法指导 阅读教材64 66页 思考回答以下问题 时间 10分钟 1 什么叫做功 功有哪两个因素 功的国际单位是什么 1j是如何定义的 2 以下恒力f做的功分别是多少 恒力做功的计算公式是什么 4 判定哪些情境力不做功并分析在什么情况下力对物体不做功 f2 f1 2 直角 2 锐角 2 钝角 等于零 正值 负值 等于零 正值 负值 f对物体不做功 f对物体做正功 f对物体做负功 3 完成填空后思考 功是矢量还是标量 牵引力对汽车做正功8j 说明牵引力是动力还是阻力 刹车时摩擦力对车做负功 9j 说明摩擦力是动力还是阻力 8j大于 9j吗 f s f 当堂测试 1 单选 下列关于力做功的说法中 正确的是 a 人用力f 300n将足球踢出 球在空中飞行40m 人对足球做功1200jb 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2 单选 关于功的概念 下列说法中正确的是 a 力对物体做功多 说明物体的位移一定大 b 力对物体做功少 说明物体的受力一定小 c 力对物体不做功 说明物体一定无位移 d 功的大小是由力的大小和物体在力的方向上的位移的大小确定的 3 双选 以下哪些情况表明力对物体做正功的是 4 双选 下列关于功的说法正确的是 a 正功比负功大b 力对物体做正功 说明该力促进物体的运动c 力对物体做负功 说明该力阻碍物体的运动d 因为功有正功和负功 所以功是矢量5 单选 起重机械的钢丝绳吊起一个质量为m的物体加速向上运动一段距离 作用在物体上的各个力的做功情况是 a 重力做正功 钢丝绳的拉力做负功 合力做负功b 重力做负功 绳的拉力做正功 合力做正功c 重力做正功 绳的拉力做负功 合力做正功d 重力做负功 绳的拉力做正功 合力做负功 6 单选 如图所示 一个物体放在水平面上 在跟竖直方向成 角的斜向下的推力f的作用下沿平面移动了距离s 若物体的质量为m 物体与地面之间的摩擦力大小为f1 则在此过程中 a 摩擦力做的功为f1sb 力f做的功为c 力f做的功为d 重力做的功为mgs7 如图所示 用200n的拉力f在水平面上拉质量为30kg的物体向右行走20m 已知拉力和水平方向夹角是37 物体与地面间的摩擦因数 0 2 则拉力f对物体做功为j 则物体所受摩擦力做功j 重力g做的功为j sin37 0 6 cos37 0 8 小结 一 功的概念物体受到力的作用 并沿力的方向发生一段位移 则该力对物体做了功二 做功的两个必要因素1 作用在物体上的力f2 物体在力的方向上发生一段位移s 三 功的一般计算公式w fscos 四 功是标量 国际单位制中单位为j五 功的正负的物理意义 力对物体做正功 该力成为物体运动的动力力对物体做负功 该力成为为物体运动的阻力功是标量 功的正负既不表示方向 也不表示大小 5 总功的计算 例 如图 一个物体在拉力f的作用下 水平向右匀速移动位移为s 求各个力对物体做的功是多少 各个力对物体所做功的代数和如何 物体所受的合力是多少 合力所做的功是多少 解 重力和支持力不做功 它们和位移的夹角为900f所做的功为 1 fscos 滑动摩擦力f所做的功为 2 fscos1800 fs 各个力对物体所做功的代数和为 1 2 cos f s 根据正交分解法求得物体所受的合力 cos f 合力方向向右 与位移同向 合力所做的功为 scos00 cos f s 解 重力和支持力不做功 它们和位移的夹角为900f所做的功为 1 fscos 滑动摩擦力f所做的功为 2 fscos1800 fs fscos 各个力对物体所做功的代数和为 1 2 cos f s 0 因物体匀速运动则合力为0 那么合力做功为0 求解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可以用以下两种方法来求解 1 分别求出每个力所做的功 然后求出所有功的代数和 即 w总 w1 w2 wn 2 先求出物体所受的合力 然后再求出合力的功 即 w总 f合scos 习题 一个质量m 2kg的物体 受到与水平方向成37 角斜向上的力f1 10n作用 在水平地面上移动距离s 2m 物体与地面间的摩擦力f2 4 2n 求外力对物体所做的总功 mg f支 解法1 w1 f1 s cos37 w2 f2 s cos180 wmg mg s cos90 wf支 f支 s cos90 w w1 w2 wmg wf支 7 6j 解法2 经正交分解先求出物体受到的合力 然后计算合力对物体做的功 f合 f1cos37 f2 8nw f合 s cos0 7 6j mg f支 f11 f12 a b两小球同时从距地面高h 15m处的同一点抛出 初速度大小均为v0 10m s a球竖直向下抛出 b球水平抛出 空气阻力不计 重力加速度取g 10m s2 求 1 a经多长时间落地 2 b球经多长时间落地 b球落地点距抛出点的水平距离是多大 3 a球落地时 a b两球间的距离是多少 例1 质量为m的滑快静止在质量为m的斜面上 斜面在水平恒力f作用下沿水平面匀速运动了位移l 滑块始终相对斜面静止 求 1 各个力对滑块所做的功 2 各个力对滑块做的总功 l s fn f g s fn f g 摩擦力一定做负功吗 静摩擦力一定不做功吗 滑动摩擦力一定做功吗 滑动摩擦力ff对m做负功w1 ffs1 滑动摩擦力ff对 做正功w2 ffs2 一对滑动摩擦力对物体作功之和必定为负功 滑动摩擦力对滑块做负功 滑动摩擦力对桌不做功 结论 滑动摩擦力既可以做正功 也可以做负功 还可以不做功 a和b相对静止 一起加速运动 静摩擦力对a做负功w ffs 静摩擦力对 做正功 ffs 一对静摩擦力做功之和必定为零 结论 静摩擦力既可以做正功 也可以做负功 还可以不做功 一对平衡力中的一个力如果做正功 那么另一个力一定做负功吗 那么一对作用与反作用力 作用力做正功 反作用力一定做负功吗 一对作用力和反作用力在同一段时间内 可以都做正功 或者都做负功 或者一个做正功 一个做负功 或者都不做功 一对平衡力做的总功肯定为零 而一对作用力和反作用力在同一段时间内做的总功可能为正 可能为负 也可能为零 1 单选 下列说法正确的是 a 静摩擦力总是不做功b 滑动摩擦力一定对物体做负功c 一对滑动摩擦力做功的代数和一定为负值d 作用力和反作用力做功的代数和一定为零 c 2 双选 下列说法正确的是 a 一质点受两个力作用且处于平衡状态 这两个力在同一时间内做功的代数和可能不为零b 一质点受两个力作用且处于平衡状态 这两个力在同一时间内做的功或者都为零 或者大小相等符号相反c 在同样时间内 作用力和反作用力的功大小不一定相等 但符号一定相反d 在同样时间内 作用力和反作用力的功大小不一定相等 正负号也不一定相反 bd 做匀速圆周运动的物体受到的向心力做功吗 如图所示 小球用细线拴住在光滑的水平面上做匀速圆周运动 圆的半径是1m 小球的质量是0 1kg 线速度v 1m s 则小球运动一周拉力做的功为多少 f v 拓展变力做功 对于变力做功不能依定义式 直接求解 但可依物理规律通过技巧的转化间接求解 1 可用 微元法 无限分小法来求 过程无限分小后 可认为每小段是恒力做功 2 平均力法 若变力大小随位移是线性变化 且方向不变时 可将变力的平均值求出后用公式计算 如弹簧的弹力做功就可以用此法计算 w fscos 3 利用 图像 图线与坐标轴所包围的面积即是力 做功的数值 4 已知变力做功的平均功率 则功 5 用动能定理进行求解 由动能定理 可知 将变力的功转换为物体动能的变化量 可将问题轻易解决 6 用功能关系进行求解 4 单选 如图所示 某个力f 10n作用于半径为r 1m的转盘边缘上 力f的大小保持不变 但方向始终保持与作用点的切线方向一致 则转动一周这个力f做的功应为 a 0b