高中物理 第7章 机械能守恒定律 第2节 功课件 新人教版必修2.ppt

成才之路 物理 路漫漫其修远兮吾将上下而求索 人教版 必修2 机械能守恒定律 第七章 第二节功 第七章 下面几幅图片中人或机械做了功的有哪几幅 做功的大小与哪些因素有关 要回答这个问题 我们需要明确功的定义 1 概念 一个物体受到力的作用 并在 发生了一段位移 这个力就对物体做了功 2 做功的因素 和物体在 上发生的 是做功的两个不可缺少的因素 功 力的方向上 力 力的方向 位移 3 功的计算 1 若力的方向与位移的方向一致 则w 2 若力的方向与位移的方向夹角为 则w 4 功的单位 国际单位制中 功的单位是 简称 符号是 fl flcos 焦耳 焦 j 设力f与位移l方向间的夹角为 则由功的公式w flcos 可得下表 正功和负功 做正功 动力 不做功 动力 阻力 做负功 阻力 当物体在几个力的共同作用下发生一段位移时 这几个力对物体所做的总功等于 1 各个分力分别对物体所做功的 2 几个力的 对物体所做的功 总功的计算 代数和 合力 一 对功的理解1 功是过程量 描述了力的作用效果在空间上的累积 它总与一个具体过程相联系 2 做的功的两个必要因素 1 物体受到力的作用 2 物体在力的方向上有位移 如图甲所示 举重运动员举着杠铃不动时 杠铃没有发生位移 所以举杠铃的力对杠铃没有做功 如图乙所示 足球在水平地面上滚动时 在重力的方向上没有发生位移 所以重力对球做的功为零 功是力在空间上的积累效应 它总是与一个具体的过程相联系 因此 功是一个过程量 同时功与具体的某一个力或某几个力对应 学习时要注意是哪一个力或哪几个力的功 以及所对应的过程 3 功的单位焦 j 1j 1n 1m 1n m4 对公式w flcos 的理解对公式w flcos 可以有两种理解 一种是力f在位移l方向上的分力fcos 与位移l的乘积 另一种是力f与在力f方向上的位移lcos 的乘积 特别提醒 1 式中f一定是恒力 若是变力 中学阶段一般不用上式求功 2 式中的l是力的作用点的位移 也为物体对地的位移 是f的方向与l的方向间的夹角 3 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 如图甲所示 将物块叠放在一起 如图乙所示 在水平方向匀速搬动一盆花 如图丙所示 费了很大的劲 杠铃仍纹丝不动 如图丁所示 向前匀速推动拖把拖地 a b c d 答案 c解析 乙图中花盆受到的合力为零 丙图中杠铃的位移为零 人对物体没做功 其它两种情况人对物体做了功 二 对正功和负功的理解1 功是标量 1 功是标量 只有量值 没有方向 功的正 负并不表示功的方向 而且也不是数量上的正与负 我们既不能说 正功与负功的方向相反 也不能说 正功大于负功 它们仅仅表示相反的做功效果 2 一个力对物体做负功 往往说成物体克服这个力做功 这两种说法是等效的 例如 滑动摩擦力对物体做的功为 10j 也可以说成物体克服摩擦力做的功为10j 3 比较做功多少时 只比较功的绝对值 不看功的正负号 例如 8j的功要比5j的功多 2 判断力是否做功及做功正负的方法 1 看力f的方向与位移l的方向间的夹角 常用于恒力做功的情形 2 看力f的方向与速度v的方向间的夹角 常用于曲线运动的情形 若 为锐角则做正功 若 为直角则不做功 若 为钝角则做负功 3 功的正负的物理意义 a 甲图中支持力对人做正功b 乙图中支持力对人做正功c 甲图中摩擦力对人做负功d 乙图中摩擦力对人做负功答案 a解析 图甲中支持力竖直向上 对人做正功 a正确 图乙中支持力垂直履带斜向上 对人不做功 b错误 图甲中摩擦力为零 c错误 图乙中摩擦力沿履带向上 对人做正功 d错误 三 关于摩擦力的功和相互作用力的功1 摩擦力做功的特点 1 滑动摩擦力和静摩擦力都可以对物体不做功 2 滑动摩擦力和静摩擦力都可以对物体做负功 3 滑动摩擦力和静摩擦力都可以对物体做正功 2 作用力 反作用力做功的特点 1 作用力与反作用力特点 大小相等 方向相反 但作用在不同物体上 2 作用力 反作用力作用下的物体的运动特点 可能向相反方向运动 也可能向相同方向运动 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 flcos 可以判断 作用力与反作用力的功的特点是 没有必然关系 即不一定是一正一负 绝对值也不一定相等 答案 d解析 各力的方向与位移方向均一致 所有力都做正功 选项d正确 四 合力和变力做功的计算1 总功的计算物体受到多个外力作用时 计算合外力的功 要考虑各个外力共同做功产生的效果 一般有如下两种方法 1 先由力的合成与分解法或根据牛顿第二定律求出合力f合 然后由w f合lcos 计算 2 由w flcos 计算各个力对物体做的功w1 w2 wn 然后将各个外力所做的功求代数和 即w合 w1 w2 wn 特别提醒 1 先求各个力做的功 再求总功时 应用的是算术运算法则 而不是矢量运算法则 2 求某一个力做的功时 不受其他力存在的影响 3 求各个力做的总功时 每个力对应的位移必须是相对于同一惯性参考系的位移 一般选地面 答案 d 对功的概念的理解 解析 选项a中 由于行李受力平衡 工人对行李的作用力竖直向上 与行李的运动方向始终垂直 故对行李不做功 选项a错误 在选项b中 工人对行李的作用力与行李的运动方向夹角为锐角 故对行李做正功 选项b正确 根据牛顿第三定律 作用力与反作用力大小相等 方向相反 但二者对不同的物体做功 两个受力物体的位移大小也不一定相等 所以选项c错误 d选项中 摩擦力是变力 且总与物体相对地面的运动方向相反 因此当物体回到出发点后 虽然物体位移为0 但摩擦力仍对物体做了负功 故选项d错误 答案 b 点评 1 注意 做功 与 做工 的区别 a选项中 工人在 做工 2 c选项中 要注意一对作用力与反作用力做功的大小不一定相等 符号也不一定相反 a 无论水平面光滑与否 都有w1 w2b 若水平面光滑 则w1 w2c 若水平面粗糙 则w1 w2d 若水平面粗糙 则w1 w2答案 a解析 由题意可知 f1做功为w1 flcos f2做功为w2 flcos 故b c d错误 a正确 功的正负的判断 答案 cd 点评 本题涉及对功的概念的理解和做功正 负的判断问题 要认真分析题中给出的物理情境 搞清哪些力对物体做功 是做正功还是做负功 受力分析要全面 在解题中不要只分析人对车的推力做功 而漏掉了人对车厢底部摩擦力做功的分析 答案 ac 解析 重力与速度方向成锐角 重力做正功 摩擦力与速度方向垂直 摩擦力不做功 支持力与速度方向成钝角 支持力做负功 综上所述 a c项正确 功的计算 答案 1 80j 2 68j 答案 重力和支持力做功为零拉力做功48j摩擦力做功 28j合力做功20j 开放 探究 当木块相对木板向右滑动 它们之间为滑动摩擦力 此时 木板对木块的滑动摩擦力和木块位移方向相反 显然做负功 若此时木板仍保持相对地面静止 木板受木块的滑动摩擦力不做功 若此时木板也向右运动 但木块和木板仍有相对滑动 即仍为滑动摩擦力 则木板受木块的滑动摩擦力和木板位移方向相同 故做正功 可见滑动摩擦力不一定做负功 2 把木块放在长木板上 用力f1向右拉木块 用力f2向左拉木板 木块相对于地面向右运动 木板相对于地面向左运动 木块和木板之间有一对滑动摩擦力 为作用力和反作用力 经分析可得它们都做负功 而木板和木块相对于地面的位移也不一定相等 可见一对作用力和反作用力的功大小不一定相等 符号也不一定相反 点评 作用力 反作用力分别作用在两个物体上 求各力的功要和各自对应物体的位移结合起来 与一对平衡力要区分开 答案 这种说法不对 地面摩擦力对人没做功 解析 我们知道 人的走路过程是脚蹬地 抬脚 迈步 脚蹬地时地面摩擦力作用在脚上 但脚没有离地也就没有位移 脚一旦抬起迈步 摩擦力随之消失 根据功的定义可以断定 无论脚蹬地时还是迈步时 摩擦力做功都等于零 可见人行走前进并非地面摩擦力做功 而是人体内肌肉的力做功的结果 也许人们会问 如果说摩擦力不做功 可是没有地面摩擦力 人便不能行走 这又如何解释呢 这是因为地面摩擦力为人体肌肉施力做功提供了条件 使人体内力做功得以实现 所以人走动必须依靠地面摩擦力 至于摩擦力是否做功