鲁科版必修2 第1章第1节 机械功 课件（34张）.ppt

课下作业综合提升 第1章 第1节 新知预习 巧设计 名师课堂 一点通 创新演练 大冲关 要点一 要点二 随堂检测归纳小结 要点三 1 理解机械功的定义和公式 2 理解正功 负功的含义 并会判断力做功的正负 3 理解总功的概念 掌握计算总功的两种方法 读教材 填要点 一 机械功的含义1 机械功如果作用于某物体的恒力大小为f 该物体沿力的方向运动 经过位移s 则叫做机械功 2 做功的两个必不可少的因素和物体在力的方向上发生的 3 功的大小力对物体做功的大小等于力的大小 位移的大小 力与位移夹角的这三者的乘积 其表达式为w f与s的乘积 力 位移 余弦值 fscos 4 功的单位在国际单位制中 功的单位是焦耳 简称焦 符号是 1j等于的力使物体在力的方向上发生的位移时所做的功 关键一点 w fscos 只适用于恒力对物体做功 对变力做功不适用 j 1n 1m 二 机械功的计算1 功的矢标性功是 只有大小 没有 但有之分 2 功的正负 1 正功 当力与位移方向的夹角为 时 w 0 力对物体做正功 2 负功 当力与位移方向的夹角为 时 w 0 力对物体做负功 也可以说成是物体这个力做了功 标量 方向 正负 0 90 90 180 克服 3 不做功 当力与位移方向的夹角 时 力对物体不做功 关键一点 功的正负既不表示方向 也不表示大小 含义为力对物体做正功 动力做功 含义为力对物体做负功 阻力做功 3 总功的计算 1 方法一 多个力对物体所做的总功 等于分别对物体所做的功的 w总 2 方法二 也可以先求合力f合 则w总 其中 为合力f合与位移s之间的夹角 90 各个力 代数和 w1 w2 w3 f合scos 试身手 夯基础 1 如图1 1 1甲所示 运动员举重时举着杠铃不动 举杠铃的力对杠铃做功了吗 如图1 1 1乙所示 足球在水平地面上滚动时 重力对球做功了吗 图1 1 1 解析 甲图 举杠铃不动 杠铃没有发生位移 举杠铃的力对杠铃没有做功 乙图 足球在水平地面上滚动 重力方向竖直向下 球的位移方向水平 重力对球没有做功 答案 见解析 2 如图1 1 2所示 物体向左匀速运动 1 力f是动力 对物体做 2 力f是阻力 对物体做负功 或说物体 3 力n和g既不是动力 也不是阻力 解析 力与位移方向的夹角为 0 90 力做正功 90 180 力做负功 90 力不做功 答案 1 正功 2 克服力f做功 3 不做功 图1 1 2 3 起重机把重为g 4 0 104n的重物匀速提升5m 则钢绳的拉力所做的功是 j 重力做的功是 j 重物克服重力做的功是 j 解析 因为匀速提升 所以钢绳的拉力与重力等大反向 则 拉力做功wf fh gh 4 0 104 5j 2 0 105j重力做功wg ghcos180 4 0 104 5j 2 0 105j重物克服重力做功wg gh 2 0 105j 答案 2 0 105 2 0 1052 0 105 对公式w fscos 的理解和应用 1 功的公式w fscos 1 式中f是恒力 此公式只适用于恒力功的计算 2 s是物体在力f作用下发生的位移 即力的作用点对地的位移 3 是力f的方向与位移s方向的夹角 4 公式中各字母的正负取值限制f和s分别指 力的大小 和 位移的大小 即公式中f和s恒取正值 也就是说 严格一点的话 公式应写作 w f s cos w是可正可负的 从公式容易看出 w的正负完全取决于cos 的正负 也就是 的大小 不过w的正负并不表示功有方向 功是标量 没有方向 2 恒力做功的计算式可作以下三种理解 名师点睛 1 一个恒力对物体做的功与其他力的存在与否无关 与物体的质量 速度无关 仅由f s及 三量确定 2 力f和位移s都是矢量 可根据需要分别将它们进行正交分解 由w fs计算功 3 功是过程量 计算功时要明确是哪一个力在哪一个过程的功及此过程中这个力是否是恒力 1 如图1 1 3所示 质量为m 2kg的物体静止在水平地面上 受到与水平面成 37 大小f 10n的拉力作用 物体移动了s 2m 物体与地面间的动摩擦因数 0 3 g取10m s2 求 1 拉力f所做的功w1 2 摩擦力f所做的功w2 3 重力g所做的功w3 4 弹力n所做的功w4 5 合力f合所做的功w 图1 1 3 审题指导 1 本题涉及的力均为恒力 故可直接运用w fscos 求解 2 求合力的功 可采用两种方法中的任意一种求解 解析 1 对物体进行受力分析如图所示 w1 fscos 10 2 0 8j 16j 2 n g fsin 20n 10 0 6n 14nf n 0 3 14n 4 2nw2 fscos180 4 2 2j 8 4j 3 w3 gscos90 0 4 w4 nscos90 0 5 w w1 w2 w3 w4 7 6j或由合力求总功 f合 fcos f 10 0 8n 4 2n 3 8nf合与s方向相同 则w f合s 3 8 2j 7 6j 答案 1 16j 2 8 4j 3 0 4 0 5 7 6j 两种求合力功的方法要依据题目特点灵活运用 如物体处于平衡状态或某一方向受力平衡时 先求合力再求功的方法简单方便 如已知物体受力中有的不做功 有的做功 且方便求得该力的功 如重力的功 时 选择w w1 w2 wn简单方便 有关正功和负功的理解与判断 1 功的正负 2 如何判断功的正负 1 根据力和位移的方向的夹角判断 常用于恒力做功的判断 2 根据力和瞬时速度方向的夹角判断 夹角是锐角做正功 夹角是钝角做负功 是直角不做功 名师点睛 功的正负既不表示方向 也不表示大小 而是表示力对物体做功的效果 说5j的功与 10j的功方向相反是错误的 功无方向是标量 说5j的功大于 10j的功是错误的 功的正负不表示大小 大小看其绝对值 2 如图1 1 4所示 a b叠放在一起 a用绳连在墙上 b用力f拉着向右移动 用f拉 fab fba分别表示绳子的拉力 a对b的摩擦力和b对a的摩擦力 则下列说法中正确的是 a f做正功 fab做负功 fba做正功 f拉不做功b f和fba做正功 f拉和fab做负功c f做正功 fab做负功 fba和f拉不做功d f做正功 其他力不做功 图1 1 4 思路点拨 对于做功的判断 我们可从做功的两个必要因素出发 根据力与位移之间的方向关系进行判断 解析 由w fscos 和题意知 力f的作用点位移不为零 且与f方向相同 故f做正功 绳子拉力f拉的作用点位移为零 故f拉不做功 fba的作用点位移为零 fba不做功 fab的作用点位移不为零 且与fab方向相反 故fab做负功 选项c正确 答案 c 摩擦力的功 1 静摩擦力的功 1 可不做功 物体受静摩擦力作用时 若物体处于静止状态 物体相对地面位移为零 则静摩擦力对物体不做功 2 可做正功或负功 如图1 1 5所示 水泥随传送带一起匀速向下运动时 位移方向沿斜面向下 所受静摩擦力方向沿斜面向上 静摩擦力对物体做负功 水泥随传送带一起向上运动时 水泥所受静摩擦力与物体位移方向一致 静摩擦力对物体做正功 图1 1 5 3 相互作用的一对静摩擦力的做功特点因为物体间的静摩擦力总是大小相等 方向相反 而它们运动时相对地面的位移是相同的 所以它们之间的静摩擦力若做功时 必定对一个物体做正功 对另一个物体做等量负功 2 滑动摩擦力的功 1 滑动摩擦力可以做正功 也可以做负功 还可以不做功 当将物体轻轻放在运动的传送带上时 滑动摩擦力做正功 当传送带不动 物体冲上传送带时 滑动摩擦力做负功 物体在地面上滑动时 地面虽然受到物体对它的滑动摩擦力的作用 但地面并没有移动 即地面受的滑动摩擦力对地面不做功 2 空气阻力 滑动摩擦力在往返运动过程中 做的功与路径有关 其做功的大小等于力与路程的乘积 即wf fs路 3 相互摩擦的系统内 一对滑动摩擦力所做的总功为负值 由于物体之间有相对滑动 故两个物体的对地位移并不相等 互为作用力 反作用力的滑动摩擦力做功的总和不为零 在计算摩擦力做的功时 应分别计算 3 质量为m的长木板放在光滑水平面上 一个质量为m的滑块以速度v沿木板表面从a点滑到b点 在木板上前进了l 而木板在水平面上前进了s 如图1 1 6所示 设滑块与木板间的动摩擦因数为 求 1 摩擦力对滑块做的功 2 摩擦力对木板做的功 3 摩擦力做的总功 图1 1 6 审题指导 在审题时应把握以下两点 1 m的位移 s l m的位移s 2 m所受摩擦力向左 m所受摩擦力向右 解析 分别对滑块和木板进行受力分析 如图所示 f mg f f 1 摩擦力对滑块做的功为w1 f s l mg s l 2 摩擦力对木板做的功为w2 f s mgs 3 摩擦力做的总功为w w1 w2 mgl 答案 1 mg s l 2 mgs 3 mgl 1 作用力与反作用力大小相等 但它们所做的功不一定相等 2 摩擦力不一定做负功 3 同一问题中计算功必须选取同一参考系 地面 1 功的公式w fscos