高一物理《.功》ppt课件

7 2功 复习 动能 物体由于运动而具有的能量 势能 相互作用的物体凭借其位置而具有的能量 伽利略的斜面实验使人们认识到能量概念的重要性 我们又知道能量可以转化 也有大小 那我们如何来量度它呢 长度可以用尺子 多少米来量度 质量可以天平 多少千克来来量度 那么能量用什么来量度 观察我们熟知的一些物理现象 1 有力作用在物体上 2 力的方向上发生了位移 共同特征 初中的时候我们学过 如果一个物体受到力的作用 并且在力的方向上发生位移 就说这个力对这个物体做了功 怎样才叫做功 一个力作用在物体上 使这个物体在力的方向上移动了一段距离 就说这个力对物体做了功 谁能归纳出做功的两个必要因素是什么 作用在物体上的力 物体在力的方向上移动的距离 必要因素 必须需要 缺一不可 两个必要因素 的含义是指 缺一不可 当你端着一盆水不动时 你累吗 你做功了吗 为什么 用力推讲台 讲台没有动 人累吗 人做功了吗 分析 没有做功 劳而无功 实例分析 两个必要因素 的含义是指 缺一不可 用脚踢出足球 球在地面上滚动 滚动过程中 人对球做功了吗 分析 没有做功 不劳无功 两个必要因素 的含义是指 缺一不可 人推着木箱前进时 箱子的重力和支持力做功了吗 为什么 分析 没有做功 劳而无功 人提一桶水沿水平方向前进 提力做功了吗 不做功的情况 有力 但是在力的方向上通过的距离为零 有距离 但是和距离同一方向上没有力的作用 有力 也有距离 但是力和距离方向是相互垂直的 如果力的方向与物体运动的方向一致 我们就把功定义为力的大小与位移大小的乘积 用F表示力的大小 用L表示位移的大小 W表示力F所做的功 则有 功的计算 W FL 思考 当力的方向与位移方向有一夹角 如何求功呢 L W FLCOS 是力的方向与位移方向的夹角 功的计算 辨认力的方向与位移方向的夹角 答案 答案 答案 答案 力和位移正方向的夹角 功的概念 1 定义 物体受到力的作用 并在力方向上发生一段位移 就说力对物体做了功 2 公式 W FLcos F是力的大小 L表示位移的大小 为F与L的夹角 3 应用中的注意点 公式只适用于恒力做功 物理意义 功是能量转化的量度 功是一个过程量 要分清 谁做功 对谁做功 即 哪个力对哪个物体做功 功是标量 没有方向 但功有正 负值 正功 力F对物体是起动力的作用负功 力F对物体起阻力的作用 单位 焦耳 J 1J 1N m 正功和负功 功的公式 W FLCOS 讨论 1 当 0时 COS 1 W FS和我们在初中学过的功的公式相同 2 当 2时 COS 0 W 0这时我们就说力对物体没做功 举例 3 当 0 W 0这时我们就说力对物体做正功 举例 4 当 2 时 COS 0 W 0这时我们就说力对物体做负功 举例 1 判正误 A 举重运动员正举着重物 但举力却不做功B 作竖直上抛运动的物体受到的重力先做负功后做正功C 作竖直上抛运动的物体先克服重力做功后重力做功D 作竖直上抛运动的物体受到的重力先做负功后物体克服重力做功E 做功的两个必不可少的因素是力和位移F 功是一个状态量G 功的单位用国际单位制中的基本单位表示为kgm2 s2H 有力有位移 该力一定做功 例题1关于功的概念 以下说法正确的是 A 力是矢量 位移是矢量 所以功也是矢量 B 功有正 负之分 所以功可能有方向性 C 若某一个力对物体不做功 说明该物体一定没有位移 D 一个力对物体做的功等于这个力的大小 物体位移的大小及力和位移间夹角的余弦三者的乘积 D 例题2用400N的力在水平地面上拉车行走50m 拉力与车前进的方向成30 角 那么 拉力对车做的功是 A 2 0 104J B 1 0 104J C 1 7 104J D 以上均不对 C 例题3质量为m的物体 在水平恒力F作用下第一次沿光滑的水平面移动距离为S 第二次在同一水平力F作用下沿粗糙的水平面移动的距离也是S 设第一次F对物体做的功为W1 第一次F对物体做的功为W2 则 A W1 W2 B W1 W2 C W1 W2 D 无法确定 A 例4 两质量相等的物体A B分别放在粗糙水平面上和光滑的水平面上 在同样的拉力F作用下 产生相同的位移S 则拉力 A 对A做的功多B 对B做功多C 一样多D 以上都有可能 C 力对物体做的功只与F l 三者有关 与物体的运动状态等因素无关 例题5一学生用F 100N的力将质量为0 5kg的足球迅速踢出 球在水平地面上滚动的距离S 20m 则该生对足球做的功应是 g取10m s2 A 2000J B 1000J C 100J D 无法计算 D 例6 关于功的论述 下列说法正确的是 A 大的力一定比小的力做的功多B 5J的功比 5J的功多C 10J功比 5J的功多D 10J和 10J的功一样多 CD 要点 功的正负不表示功的大小 练习 质量为2kg的物体置于水平面上 在运动方向上受拉力作用沿水平方向做匀变速直线运动 拉力作用2s后撤去 物体运动的速度时间图像如图 g 10m s2 则在图示的6s内 正确的是 A 拉力F做功150JB 拉力F做功500JC 物体克服摩擦力做功100JD 物体克服摩擦力做功175J A 在斜面上由静止开始下滑的物体 所有接触面都光滑 物体受到的各力是否做功 做正功还是做负功 课堂讨论 结论 1 重力对物体做正功2 支持力对物体做负功 例木箱在如图所示力的作用下匀速运动 求 拉力对木箱做的功 摩擦力对木箱做的功 支持力对木箱做的功 重力对木箱做的功 合外力对木箱做的功 求合力的功 有两种方法 1 合力的功等于各分力所做功的代数和 即 2 先求出合力 然后求总功 表达式为 为合力与位移方向的夹角 练习1 如图 两个互相垂直的恒力F1 F2共同作用在原来静止的物体上 在物体通过一段位移的过程中 力F1对物体做功64J 力F2对物体做功36J 则在这一过程中它们的合力对物体做的功为多少 答案 100J 1 微元法 二 变力做功的处理方法一 可用微元法 先无限分小再累加 来求 过程无限分小后 可认为每小段是恒力做功 直接求解 但可依物理规律通过技巧的转化间接求解 对于变力做功不能依定义式 微元法 例1 如图 某人用力F转动一半径为R的转盘 力F的大小保持不变 方向始终与力的作用点的切线方向一致 求使转盘转动一周过程中该力所做的功 适用力的大小不变 例题分析 析 此题学生易忽视力F是一变力而盲目套用功的计算公式而得到功等于零的错误结果 由于力的大小不变而方向时刻改变 我们可以将圆弧无限分割成n小段分别为 在每一小段位移中力F可以看作恒力 而弧长也可以看作直线长 因此 力F在整个过程中做的功等于力F在各小段位移过程中做功的代数和 故有 例2一辆马车在力F 100N的作用下绕半径为50m的圆形轨道做匀速圆周运动 当车运动一周回到原位置时 车子克服阻力所做的功为多少 解 阻力的方向时刻在变 是变力做功的问题 不能直接由功的公式计算 采用微元法解之 将圆分成很多很多小段 在这些小段中 力可以看作恒力 于是 Wf f s1 f s2 f s3 f s4 f s5 fs Fs 100 2 R 3 14 104J W克 Wf 3 14 104J 例3 在水平面上 有一弯曲的槽道AB 槽道由半径分别为R 2和R的两个半圆构成 如图所示 现用大小恒为F的拉力将一光滑小球从A点沿槽道拉至B点 若拉力F的方向始终与小球运动方向一致 则此过程中拉力所做的功为 A 零B FRC 3 FR 2D 2 FR C 应用此法 要注意理解力的特点 即力的大小不变且力的方向始终与运动方向相同或相反 注意掌握结论 功等于力与路程的乘积 例题4 如图 定滑轮至滑块的高度为h 已知细绳的拉力为F 恒定 滑块沿水平面由A点前进S至B点 滑块在初 末位置时细绳与水平方向夹角分别为 和 求滑块由A点运动到B点过程中 绳的拉力对滑块所做的功 2 转换法 适用于大小不变方向变 变力做功的处理方法二 分析与解 设绳对物体的拉力为T 显然人对绳的拉力F等于T T在对物体做功的过程中大小虽然不变 但其方向时刻在改变 因此该问题是变力做功的问题 人对绳做的功就等于绳的拉力对物体做的功 而拉力F的大小和方向都不变 所以F做的功可以用公式W FScosa直接计算 由图可知 在绳与水平面的夹角由 变到 的过程中 拉力F的作用点的位移大小为 3 平均法 若变力大小随位移是线性变化 即力满足 的形式时 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 变力做功的处理方法三 例5 一辆汽车质量为kg 从静止开始运动 其阻力为车重的0 05倍 其牵引力的大小与车前进的距离是线性关系且 其中是车所受阻力 当该车前进100m时 求牵引力对汽车做了多少功 例题分析 析 由题意可知力的大小随位移按线性规律变化 故此变力做功可用平均力做功来计算 三 各种力做功的特点 重力做功特点 1 重点做功与路径无关 只与物体的始末位置高度差有关 2 重力做功的大小 W mg h 2 弹力做功的特点 弹力对物体可以做正功 可以不做功 也可以做负功 例6 AB两物体叠放在水平面上 保持相对静止一起向右做匀加速运动移动S 则摩擦力f1对A做 功 f2对B做 功 W1 fSW2 fSW1 W2 0 正 负 3 静摩擦力做功的特点 例9 小木块置于旋转的水平转台上 随转台一起匀速转动 小木块受到的摩擦力对木块做 功 0 若小木块随转台一起加速转动而没有相对滑动 则小木块受到的摩擦力对木块做 功 正 3 静摩擦力做功的特点 1 静摩擦力可以做正功 也可以做负功 还可以不做功 3 在静摩擦力做功的过程中 只有机械能的相互转移 静摩擦力起着传递机械能的作用 而没有机械能转化为其他形式的能 2 相互摩擦的系统内 一对静摩擦力所做功的代数和总为零 例7 AB两物体叠放在水平面上 A物体用线系在墙上 B物体在力F作用下向右运动 则f1对A做 功 f2对B做 功 0 负 4 滑动摩擦力做功的特点 例8 正在运动的水平传送带上轻轻放一个小木块 小木块受到的摩擦力对小木块做 功 开始物体在摩擦力的作用下做匀加速运动 摩擦力对物体做正功 达到速度v后 物体不受摩擦力 做匀速运动 不做功 例9 AB两物体叠放在水平面上 A物体在力F作用下在B物体上相对滑动 则f1对A做 功 f2对B做 功 W1 fS1 W2 fS2 W1 W2 f S2 S1 f S 负 正 4 滑动摩擦力做功的特点 1 滑动摩擦力可以对物体做正功 也可以对物体做负功 当然也可以不做功 2 一对滑动摩擦力的总功等于 f S 式中 S指物体间的相对位移 3 转化为内能的量值等于滑动摩擦力与相对位移的乘积 即W Q 即摩擦生热 4 滑动摩擦力 空气摩擦阻力等 在曲线运动或往返运动时等于力和路程 不是位移 的乘积 例10 如下图A B两辆小车上各放一个强磁铁 各以速度V相向运动 两磁体间的相互作用力对A车做 功 两磁体间的相互作用力对B车做 功 正 正 若用手按住B车 则相互作用力对A车做正功 对B车不做功 若如下图A B两辆小车上各放一个强磁铁 各以速度V相向运动 两磁体间的相互作用力对A车做 功 两磁体间的相互作用力对B车做 功 负 负 若用手按住B车 则相互作用力对A车做负功 对B车不做功 5 一对相互作用力做功特点 一对相互作用力可以同时做正功 也可以同时做负功 也可以作用力做正功 反作用力做负功 也可以作用力做正功 反作用力不做功 也可以作用力做负功 反作用力不做功 不要以为作用力与反作用力大小相等 方向相反 就一定有作用力 反作用力的功数值相