教科版必修二 第四章 4.1功 课件（34张）.pptx

第四章机械能及其守恒定律 4 1功 一 做功与能量的变化 观图助学 甲乙 1 如图甲所示 射箭运动员正在参加射箭比赛 箭射出过程中什么力对箭做功 能量是怎样转化的 2 如图乙所示 举重运动员把杠铃举高的过程中 运动员对杠铃做功吗 重力对杠铃做功吗 做什么功 举重运动员举着杠铃不动 保持3秒即成功 的过程中 运动员对杠铃做功吗 重力对杠铃做功吗 做什么功 1 概念 如果物体受到力的作用 并在力的 发生了一段位移 这个力就对物体做了功 2 做功的两个因素 方向上 力 位移 理解概念 判断下列说法是否正确 1 力越大 位移越大 做功就越多 2 力很大 位移也很大 这个力做的功可能为零 3 有力作用在物体上 并且物体也发生了位移时 力对物体一定做了功 4 力对物体不做功 说明物体的位移一定为零 二 功的计算公式 观图助学 小华沿水平方向推木箱 推力f 10n 木箱沿水平方向前进了2m 此过程中小华对木箱做了多少功 1 功的公式 1 力f与位移x同向时 w 2 力f与位移x夹角为 时 w 其中f x 分别为 和 方向的夹角 2 功的单位 国际单位制中 功的单位是 符号是 fx fxcos 力的大小 位移的大小 力与位移 焦耳 j 三 功的正负合力的功 观图助学 如图所示 一阵风水平吹过 将熟透的苹果从2m高的枝头吹落 若苹果重2n 风力恒为1n 下落的水平位移为1m 苹果下落过程中 1 重力和风力各做多少功 2 重力和风力对苹果做的总功能不能用平行四边形定则来求 若不能应该怎么求 1 力对物体做正功和负功的条件 不做功 正功 负功 2 总功的计算 1 各个分力分别对物体所做功的 2 几个力的 对物体所做的功 理解概念 判断下列说法是否正确 1 用力推汽车 虽然汽车没动 但推车者累得满头大汗 所以说推车者对汽车做了功 2 力f1做功10j f2做功 15j 力f1比f2做功少 3 功有正负之分 所以功是矢量 4 一个力对物体做了负功 则说明这个力一定阻碍物体的运动 代数和 合力 对功的理解 观察探究 如图1所示 马拉着小车 包括人 沿水平面匀速前进了一段距离 图1 1 小车 包括人 受到几个力作用 每个力对小车做功吗 是正功还是负功 2 马对小车做的功是否等于马的拉力f 设f与水平方向的夹角为 和小车的位移x的乘积 3 拉力f一般分解为哪两个分力 f做的功与哪个分力做的功相同 答案 1 小车 包括人 受4个力作用 重力 支持力 拉力 摩擦力 其中拉力做正功 摩擦力做负功 重力和支持力不做功 2 不等于 因为w fxcos 3 拉力可以分解为沿水平方向和竖直方向的两个分力 f做的功与水平方向分力做的功相同 探究归纳 1 对功的理解 1 两个决定因素 作用在物体上的外力 物体在力的方向上的位移 2 功是力在空间上的积累效应 它总是与一个过程相联系 因此 功是一个过程量 计算功时 一定要明确是哪个力在哪一过程中对物体做的功 2 对公式w fxcos 的理解 1 w f xcos 可理解为功等于力f与沿力f方向的位移xcos 的乘积 2 w fcos x 也可理解为功等于沿位移方向的分力fcos 与位移x的乘积 3 适用条件 公式w fxcos 只适用于计算恒力做功 若是变力做功 此公式不再适用 3 正功和负功的物理意义功是标量 只有大小没有方向 功的正 负既不表示功有方向 也不表示功的数值大小 正功和负功只表示两种相反的做功效果 功的正 负有如下含义 试题案例 例1 如图2所示 物体在力的作用下在水平面上发生一段位移x 试分别计算这四种情况下力f对物体所做的功 设在这四种情况下力f和位移x的大小都相同 f 10n x 1m 角 的大小如图所示 分别说明每种情况下力f做功的正负 并求出功 图2 答案见解析 针对训练1 2018 烟台高一检测 如图3所示 在向右做匀减速运动的车厢内 一人用力向前推车厢 该人与车厢始终保持相对静止 则下列说法中正确的是 a 人对车厢的推力不做功b 人对车厢的推力做负功c 车厢对人的作用力做正功d 车厢对人的作用力做负功 图3 解析人对车厢的推力方向向右 与车厢的位移方向相同 人对车厢的推力做正功 选项a b错误 人随车厢一起向右减速 人运动的加速度方向向左 根据牛顿第二定律知车厢对人的水平作用力的方向向左 与车的位移方向相反 车厢对人的作用力做负功 选项d正确 c错误 答案d 观察探究 如图4所示 坐在雪橇上的人与雪橇的总质量为m 在与水平面成 角的恒定拉力f作用下 沿水平地面向右移动了一段距离x 雪橇做匀加速运动 合力做什么功 雪橇做匀减速运动 合力做什么功 怎样求合力的功 总功的求解思路 图4 答案雪橇做匀加速运动 合力做正功 雪橇做匀减速运动 合力做负功 合力的功等于拉力f做的功与摩擦力做的功的代数和 或者等于拉力和摩擦力的合力做的功 探究归纳 求合力做功的两种方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 因此计算合力的功有两种方法 1 先求物体所受的合力 再根据公式w合 f合xcos 求合力的功 此法适用于合力恒定的情况 2 先根据w fxcos 求每个分力做的功w1 w2 wn 再根据w合 w1 w2 wn 求合力的功 即合力做的功等于各个力做功的代数和 此法适用于任何情况 试题案例 例2 2018 洛阳高一检测 一个质量m 2kg的物体 受到与水平方向成37 角斜向上方的力f 10n作用 在水平地面上移动的距离x 2m 物体与地面间的动摩擦因数为0 3 g取10m s2 求外力对物体所做的总功 cos37 0 8 sin37 0 6 图5 解析物体受到的摩擦力为f n mg fsin37 0 3 2 10 10 0 6 n 4 2n法一 先求合力 再求总功物体受到的合力为f合 fcos37 f 10 0 8n 4 2n 3 8n所以w f合x 3 8 2j 7 6j 法二 先求各力做的功 再求总功拉力f对物体所做的功为w1 fxcos37 10 2 0 8j 16j摩擦力f对物体所做的功为w2 fxcos180 4 2 2j 8 4j由于重力 支持力对物体不做功 故外力对物体所做的总功w等于w1和w2的代数和所以w w1 w2 7 6j 答案7 6j 求合力功的两种方法选择 1 如果物体处于平衡状态或某一方向受力平衡 合力等于零 或者物体在某一方向上做匀变速直线运动 合力等于ma 先求合力再求功的方法更简捷 此法仅适用于几个力同时作用于物体上 且合力恒定的情况 2 如果物体所受的力中有的不做功 有的做功且方便求得该力的功时 选择w合 w1 w2 wn简单方便 此法既适用于几个力同时作用 还适用于几个力作用时间有先后的情况 针对训练2 如图6所示 质量为m的物体静止于倾角为 的斜面上 当斜面体受力f作用后 物体随斜面一起沿水平面匀速移动距离x 1 求物体所受各力对物体做的功分别是多少 2 斜面对物体做的功是多少 3 合外力对物体做的功是多少 图6 解析 1 物体做匀速直线运动 在重力g 支持力n和摩擦力f这三个力