物理必修二第七章机械能第二节功.ppt

7.2 功,请看,功的定义,2.做功的过程是能量转化的过程。,1.在认识能量的历史过程中，人们建立了功的概念，因而功和能是两个密切联系的物理量，即如果物体在力的作用下能量发生了变化，这个力一定对物体做了功。,做功的两个不可缺少的因素,1.作用在物体上的力,2.物体在力的方向上发生位移,一个物体受到力的作用,并在力的方向上发生了一段位移，我们就说这个力对物体做了功。,如图，滑块在力F的作用下前进了 l ，F对滑块做了多少功？,探究一,F,（1）如果力的方向与物体的运动方向一致,F表示力的大小， l 表示位移的大小， W表示力对物体所做的功,（2）如果力的方向与运动方向垂直,如图，小球在水平桌面上滚动时，支持力和重力对物体做功吗？,当力的方向跟位移方向垂直时，物体在力的方向上没有发生位移，力对物体不做功，或者说，做功为零。,即 W 0,（3）当力的方向与位移方向成一角度时,W = W1 + W2,W1= F1l = F COSl,W2 = 0,= F l COS,分析：,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,F、 l 是大小，是F、 l 正向间的夹角,思考,若将位移l分解,结果如何?,l1=l cos,l2=l sin,W1= Fl 1= F lcos ,W2= 0,W= F lcos ,1、公式：W = F l cos,力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小、力与位移夹角余弦这三者的乘积,2、功是标量。但功有正负,3、功的单位： 在国际单位制中，功的单位是焦耳，符号是J 1J m= 1N m,功的计算公式,4、适用范围,5、功是过程量,W=Flcos 仅适用于求恒力做功,说明:F、 只指大小，一定是正数。 是F、 正向间的夹角,应用1,用水平恒力F作用于质量为M的物体，使之在光滑的水平面上沿力的方向移动距离l，恒力做功为W1，再用该恒力作用于质量为m(mw2 B w1w2 C w1=w2 D 无法判断,C,本题说明了一个力所做的功只由力和力的方向上发生的位移决定,跟物体是否还受到其它力作用,以及物体的运动情况均无关,正功和负功,探究二,=/2,/2,/2,COS= 0,COS0,COS0,W = 0,W 0,W0,表示力F对物体不做功,表示力F做正功，动力,表示力F做负功，阻力,力做正功，表示为动力；力做负功，表示为阻力,一个力对物体做负功，有两种说法。往往说成物体克服这个力做功,例如：,注意,正功、负功不表示方向相反，表示力不同的效果,放在水平地面上的物体,在F=10N的水平拉力作用下匀速向右前进了4m,求地面摩擦力对物体所做的功,Wf = 40J或克服地面摩擦力做了40J的功,思考:,摩擦力一定对物体做负功吗?,不是!可能做正功,课堂练习,1、一个质量m150kg的雪橇，受到与水平方向成37角的斜向上方的拉力F=500N，在水平地面上移动的距离为5m，物体与地面间的滑动摩擦力F阻100N，求 （1）各个力对物体所做的功 （2）各个力对物体做功的代数和 （3）物体所受的合力 （4）合力对物体做的功,解： m150kg， =37，F=500N,l =5m，F阻100N,(1)由功的公式 W = F l cos有 ：,WF = F l cos= F l cos37 =2000J,WF阻= F阻l cos180= - F阻l = -500J,WG = WN=0,(2)W合= WF + WF阻 + WG + WN = F l cos37 - F阻l =2000-500=1500J,(3)、(4)略,方法二： 先求出合外力F合，再利用W合=F合lcos求出合外力的功,方法一： 先求出各分力的功，再利用合外力的功等于物体所受各力功的代数和求出 W合=W1+W2+W3+实际都用此法求。,结论：几个力对一个物体做功的代数和，等于这几个力的合力对这个物体所做的功。,总功的求法,小结,1、做功的两个必要因素,力和物体在力的方向上发生位移,2、功的计算公式,W = F l cos,=/2 时 W=0（不做功）,0 (动力做正功）,/2 时 W0 (阻力做负功),是F、 l正向间的夹角。例问题与练习（1）,是恒力。F、 l 只指大小,3、功是标量，国际单位制中单位为J,4、功的正负的物理意义： 力对物体做正功，是物体运动的动力 力对物体做负功，是物体运动的阻力,5、总功的求法 (1)先求每一个力所做的功，再求它们的代数和，实际采用此法。 (2)先求合力，再求合力所做的功。,对功的理解,、功一定要指明是哪个力对哪个物体做的功,2、谈到功一定要明确力对物体做正功还是负功,课堂练习 问题与练习 1、4（解答见下页） 课外练习 P6 问题与练习 2、3、4,1.下图表示物体在力F的作用下在水平面上发生了一段位移l,分别计算这三种情形下力对物体做的功.设这三种情形下力和位移的大小都相同:F=10N,l=2m。角的大小如图所示。,必修2问题与练习参考解答 第七章机械能及其守恒定律,72 功 问题与练习参考解答：,图丙:W=Flcos30 =17.3J,1.解:图甲: W=Flcos(180-) =Flcos(180-150) =Flcos30 =102 =17.3J,图乙:W=F l cos(180-) =F l cos150 =17.3J,解:重物被匀速提升时,合力为0,钢绳对重物的拉力的大小等于重物所受的重力, 即 F=G=2104N 钢绳拉力所做的功为 W1=Flcos=21045=1105J 重力做的功为 W2=Glcos=21045=1105J W克=W2=1105J , WN=0 W合=W1+W2=11051105=0,2.用起重机把重量为2.0104N的物体匀速地提高了5m，钢绳的拉力做了多少功？重力做了多少功？物体克服重力做了多少功？这些力所做的总功是多少 ？,3.一位质量为m=60kg的滑雪运动员从高为h=10m的斜坡自由下滑。如果运动员在下滑过程中所受到的阻力F=50N，斜坡的倾角=30，运动员滑至坡底的过程中，所受的几个力所做的功各是多少？这些力所做的总功是多少？,解:滑雪运动员受到重力、支持力和阻力， 运动员的位移为：l=h/sin30=20m， 方向沿斜坡向下。 重力做功：WG=mglcos60 =6010201/2=6.0103J 弹力做功：WN=Fnlcos90=0 阻力做功：WF=Flcos180 =5020=1.0103J 合力做功：W 总=WG+WN+WF=5.0103J,4.一个重量为10N的物体，在15N的水平拉力的作用下，一次在光滑水平面上移动0.5m，另一次在粗糙水平面上移动相同距离，粗糙面与物体间的动摩擦因数为0.2。在这两种情况下，拉力所做的功各是多少？拉力所做的功是否相同？各个力对物体所做的总功是否相同？ 解:G=10N F=15N l=0.5m =0.2 由功的公式 WF=Flcos 得 WF= 7 . 5J 又F阻=N=0.210=2N WF阻= 1J 可知,在这两种情况下，物体所受拉力相同，移动的距离相同，所以拉力所做的功也相同，为7 . 5J。拉力做的功与是否有其他力作用在物体上没有关系，与物体的运动状态也没有关系。光滑水平面上，各个力对物体做的总功为7 . 5J。粗糙水平面上，各个力对物体做的总功为7.5 1=6 . 5J。,功例题 1.判断力对物体是否做功应从两个方面入手：其一是：在力的作用下物体运动的过程中某种形式的能量是否发生变化；其二是：看力对物体做功的两个要素是否同时具备. 2.计算某力所做功的方法 （1）分析物体经历的某一过程所受力的大小和方向； （2）弄清这一过程物体发生的位移的大小和方向； （3）找出力与位移的夹角； （4）代入功的计算公式W=Fscos进行计算. 3.总功的求法 （1）结合所要研究的物理过程求出物体所受的各个分力的功W1、W2Wn，然后求各分力功的代数和，即为所求合功：W合=W1+W2+Wn （2）物体同时受到几个力F1、F2Fn作用时，还可以先求出几个分力的合力F合，然后代入功的计算公式计算合功，即W合=F合scos. 4.变力的功及一些特殊力的功的计算：在后续内容中介绍 关于功的理解和计算,【例1】 有下列几种运动情况 a.用水平推力F推一质量为m的物体在光滑水平面上前进位移s b.用水平推力F推一质量为2m的物体在粗糙水平面上前进位移s c.用与水平方向成60角斜向上的拉力F拉一质量为m的物体在光滑水平地面上前进位移2s d.用与斜面平行的力F拉一质量为3m的物体在光滑斜面上前进位移s 关于上述四种情况下拉力F做功多少的判断正确的是 A.b情况做功最多 B.a情况做功最多 C.d情况做功最少 D.四种情况做功一样多,思路：根据功的计算公式找出每一具体的物理情景中计算功的各个量，然后代入W=Fscos计算，可得到正确的判断.这就是运用基本概念进行推理判断. 答案：D,【例2】 如图5-2-2，质量为m的物体沿着倾角为的斜面下滑了长为L的距离.若物