高中物理 第四章 第一节 功课件 粤教版必修2.ppt

第四章 机械能和能源第一节功 功 力 力的方向 位移 焦耳 1 定义 如果一个物体受到 的作用 并且物体在 上通过了一段 就说这个力对物体做了机械功 简称功 2 做功的两要素 和 3 公式 w 即力对物体做的功等于力的大小 位移的大小以及力和位移夹角 的乘积 4 单位 简称焦 符号为j 1j等于1n的力使物体在力的方向上发生1m的位移时所做的功 即1j 1n m 5 功的正负 功是标量 只有 没有 但有正负 正功表示力对物体做动力功 负功表示力对物体做 功 往往说成是物体克服这个力做功 方向 阻力 力 在力的方向上通过的位移 余弦 fscos 大小 要点1 对功的理解 1 公式w fscos 的理解公式中各量的意义 f表示力的大小 f是恒力 s表示力的作用点的位移 表示力与位移的夹角 2 功的正负的理解 不表示功的大小 10j的功比5j的功大 功为正值 表示f是动力 功为负值 表示f是阻力 例1 用水平恒力f作用于质量为m的物体上 使之在光滑水平面上沿力的方向移动了距离s 恒力做功为w1 若再用该恒力作用于质量为m m m 的物体上 使之在粗糙的水平面上移动的距离也为s 恒力做功为w2 则两次过程中恒力做功 的大小关系为 a w1 w2c w1 w2 b w1 w2d 无法确定 解析 两物体所受的力均为恒力 且在力的方向上发生相同的位移 根据公式w fscos 可知w1 w2 答案 c 1 2011年惠阳高级中学期末 分别在光滑水平面 粗糙水平面和粗糙斜面上推同一物体 如图4 1 1甲 乙 丙所示 如果所用的图示推力大小相等 在物体发生大小相等位移的过 程中 推力对物体所做的功 图4 1 1 a 在光滑水平面上较大b 在粗糙水平面上较大c 在粗糙斜面上较大d 相等 解析 三种情况下力大小相等 位移大小相等 力与位移的夹角都为零度 根据公式w fscos 可知推力对物体所做的功相等 答案 d 要点2 合外力做功的计算 1 先根据w fscos 求各个分力做功 再求各分力功的代数和 即w w1 w2 wn 2 先根据力的合成求合力f合 再根据w合 f合scos 求合力的功 例2 如图4 1 2所示 质量m 4 0kg的物体 由高h 2 0m 倾角 53 的固定斜面顶端滑到底端 物体与斜面间的动摩擦因数为 0 2 求物体所受合外力做的功 g取10m s2 图4 1 2 思路点拨 物体受重力 斜面的支持力和摩擦力 可以求各分力的功后再求各分力功之和 也可先求合力再求合力的功 解 方法一 物体受力如图4 1 3所示 重力做功wg mgh 4 0 10 2 0j 80j支持力做功 wn 0 0 2 4 0 10 2 0 cot53 j 12j所以合外力做功为 w wg wn wf 80 0 12 j 68j 图4 1 3 27 2 方法二 物体受力如图4 1 3 则合外力为f mgsin mgcos mg sin cos 代入数据得f 4 0 10 sin53 0 2 cos53 n 27 2n所以合外力的功为 w fs f hsin 2 0sin53 j 68j 2 2011年广州七区期末 两个互相垂直的力f1与f2作用在同一物体上 使物体发生一段位移 f1对物体做功4j f2 a 对物体做功3j 则力f1与f2的合力对物体做的功为 a 7jb 1jc 5jd 3 5j解析 合力的功等于各分力做功的代数和 可利用此方法求解 即w 要点3 变力做功的计算 公式w fscos 计算功时 力f是恒力 如果力变化则不能直接用公式计算 求变力功的方法一般有 1 平均力法 当力的方向不变 大小与位移呈线性关系时 f1 f22 scos 2 图象法 f s图象所包围的面积表示力对物体做的功 如图4 1 4的阴影部分面积 变力做功可用此法 图4 1 4 3 微元法 或分段法 把物体的运动过程分成若干个小段 这样每小段可看做直线 先求每小段上的功 再求和即可 4 等效替换法 有时候表面看起来是变力做功的 但是变 力和某一恒力的功相等 可以转换成求恒力做功 例3 如图4 1 5所示 一辆拖车通过光滑的定滑轮将一质量为m的物体g匀速提升 求拖车从a点水平移动到b点对物体所做的功 已知oa与ob的夹角为 ab间距离为s 图4 1 5 思路点拨 拖车从a点水平移动到b点对物体所做的功 拖车对绳子的拉力为变力 但由于物体匀速上升 所以拖车对物体所做的功等于绳子对物体所做的功 3 如图4 1 6所示 一个人用恒力f竖直向下拉轻绳的一端 通过绳和滑轮将一质量为m的静止物体由位置a拉到位置b 求外力f对物体所做的功 滑轮摩擦不计 图4 1 6 关于摩擦力做功和作用力与反作用力做功 1 摩擦力做功特点 摩擦力可做正功也可做负功 还可以 不做功 1 静摩擦力举例 当物体在倾斜传送带上随传送带一起向上运动时 静摩擦 力做正功 若随传送带向下运动则静摩擦力做负功 在粗糙的水平圆盘上的物体随圆盘做圆周运动时 静摩擦 力提供向心力 不做功 2 滑动摩擦力举例 如图4 1 7所示 当将物体轻轻放在运动的传送带上时 滑动摩擦力做正功 图4 1 7 当传送带不动 物体冲上传送带时 滑动摩擦力做负功 当物体在地面上滑动 地面受到的摩擦力不做功 2 作用力与反作用力做功 1 作用力与反作用力的特点 大小相等 方向相反 但作 用在不同物体上 2 运动特点 在作用力 反作用力的作用下 物体可能向相反方向运动 也可能向同一方向运动 也可能一个运动 而另一个静止 还可能两物体都静止 3 由w fscos 可判断 作用力的功与反作用力的功 没有必然的关系 即不一定一正一负 不一定绝对值相等 例4 关于摩擦力做功 以下说法正确的是 a 滑动摩擦力总是做负功b 滑动摩擦力一定做功c 静摩擦力对物体一定不做功d 静摩擦力对物体可以做正功 也可以做负功错因 误认为滑动摩擦力阻碍相对运动 所以总是做负功 错选a 误认为受滑动摩擦力作用的物体一定在运动 如 一物体沿斜面下滑 斜面仍然静止 则斜面受到物体给的滑动摩擦力不做功 所以滑动摩擦力一定做功 错选b 误认为物体受静摩擦力作用 力