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 10 0 6 n 14n f2 f3 0 3 14n 4 2n 故w1 f1scos 10 2 0 8j 16j w2 f2scos180 4 2 2j 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 6 9s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0 4s内处于静止状态 其所受合外力为零 选项b错误 4 5s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s1 s2 1 3 a正确 而合力的功w f s 因此w1 w2 1 3 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功4