第四章机械能和能源第一节功

第四章机械能和能源第一节功,1、正确认识功的含义，知道力和物体在力的方向上发生位移是做功的两个不可缺少的因素。,2、正确应用公式W=FScos计算力做的功。,3、知道功是标量，正确理解正功和负功的实质，能正确判断正功和负功。,4、知道多个力对物体所做的总功等于这几个力的合力对物体做的功。,【观察与思考】在下述工作过程中，有什么共同特点？,一功的概念,1.功的定义：一个物体如果受到力的作用，并在力的方向上发生一段位移，物理学中就说此力对物体做了功。,2.做功的要素：力和在力的方向上发生位移。3.功是一个过程量反映了力在作用过程中对空间位移的积累。,讨论与交流：人是否对物体做了功？,1、力的方向与物体运动的方向相同,F表示力的大小，s表示位移的大小，用W表示力F所做的功：,如果力F与位移的方向既不垂直又不相同呢？,W=Fs,思考：如何计算功的大小？,根据力的等效性原理,可以把计算F做功的问题转化为分别求F1和F2做功的问题。,W1=F1s=Fscos,W2=0,W=W1+W2,W=Fscos,2、力的方向与物体运动的方向不相同,若将位移s分解,结果如何?,s1=scos,s2=ssin,W1=Fs1=Fscos,W2=0,W=Fscos,1、公式：,W=Fscos,力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小、力与位移夹角的余弦这三者的乘积。,3、单位,国际单位：焦耳（焦）,单位符号：J,m=1Nm,二功的计算,2、功是标量,对功的公式的理解,1.公式只能用于求恒力的功;2.角是“力的方向和位移方向的夹角”，而不是题目中的某一个以命名的角；3.功与物体做什么运动无关；4.位移都是以地面为参照系的。,下图表示物体在力F作用下在水平面上发生一段位移s，试分别计算在这三种情况下力F对物体所做的功。设在这三种情况下：F=10N，s=2m。角的大小如图注所示。,思考与交流,通过上面的学习，我们已明确了力F和位移s之间的夹角，并且知道了它的取值范围是0180。那么，在这个范围之内,cos可能大于0，可能等于0，还有可能小于0，从而得到功W也可能大于0、等于0、小于0。而功是标量，正负值表示什么意思呢？,=/2,/2,/2,COS=0,COS0,COS0,W=0,W0,W0,表示力F对物体不做功,表示力F对物体做正功,表示力F对物体做负功,三正功和负功,正负功的物理意义:,功是标量，功的正负既不表示方向也不表示大小.,正功的意义是：力对物体做正功，表明此力的效果是促进物体的运动，是动力。,负功的意义是：力对物体做负功，表明此力的效果是阻碍物体的运动，是阻力。,一个力对物体做负功，也可说成物体克服这个力做了功（正值）。,四总功的计算,1.关于功的论述，下列说法中正确的是()A.大力做的功多B.+5J的功比-5J的功多C.物体做加速运动时做的功比做减速速运动时做的功多D.+10J的功比+5J的功多,D,2.关于作用力和反作用力做功的关系,下列说法正确的是()A.当作用力做正功时，反作用力一定做负功.B.当作用力不做功时，反作用力也不做功.C.作用力和反作用力所做的功一定大小相等，正负符号相反.D.作用力做正功时，反作用力可能做负功.,D,一对作用力和反作用力，可以两个力均不做功；可以一个力做功，另一个力不做功；也可以一个力做正功，另一个力做负功；还可以两个力均做正功或均做负功.,规律与方法,3.如图，一个物体在拉力F的作用下，水平向右移动位移为s，求各个力对物体做的功是多少；各个力对物体所做功的代数和如何；物体所受的合力是多少；合力所做的功是多少。,解：重力和支持力不做功，因为它们和位移的夹角为90；F所做的功为：W1Fscos，滑动摩擦力f所做的功为：W2fscos180fs，各个力对物体所做功的代数和为：W=W1+W2=(Fcosf）s根据正交分解法求得物体所受的合力F合=Fcosf，合力方向向右，与位移同向；合力所做的功为：WF合scos0（Fcosf）s,4.人在A点拉着绳通过一定滑轮吊起质量m=50kg的物体，如图所示，开始时绳与水平方向夹角为60，当人匀速提起重物由A点沿水平方向运动s=2m到达B点时，绳与水平方向成30角，求人对绳的拉力做了多少功?,【解析】人对绳的拉力大小虽然始终等于物体的重力，但方向却时刻在变，而已知的位移s方向一直水平，,所以无法利用W=Fscos直接求拉力做的功,而绳对物体的拉力则是恒力，可求出绳对物体的拉力做的功,设滑轮距地面的高度为h，人由A走到B的过程中，重物上升的高度等于滑轮右侧绳子增加的长度，即：,5、某人拉动小车沿半径为r的圆周运动一周，摩擦力大小为F，则此过程中摩擦力做的功是多少？,解析：从整个运动过程来看，F是方向不断变化的变力，若把圆周运动分割成很多小段，每一段近似为直线，F可以作为恒力，它做的功为：W1=-Fs1F所做的总功即为每一小段做功的代数和W=-F2r,1、做功的条件,作用在物体上的力,物体在力的方向上移动的位移,2、功的计算,W=Fs