功的课件第二课时.ppt

功,1、怎样才叫做功？,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,（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,功的两要素：,“两个必要因素”的含义是指“缺一不可”,提示：结合W=FLCOS,2、不做功的情况有哪些？,1)有力无位移，如推箱子没有把箱子动2)有位移无力，如匀速直线运动，所受合外力为零，虽发生了位移但也不做功3)有力有位移，但位移与力垂直，如匀速圆周运动，合外力与速度时刻垂直，合外力也不做功,不做功的情况,3、如何计算功？,（1）力的方向与物体运动方向一致,W=FL,（2）当力的方向与位移方向有夹角,W=FLCOS,功的计算,恒力功,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,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,题型一、功概念的理解,训1.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,注意,功是标量，但有正负。正负只表示做功的力的效果即：表示动力或阻力做功。功的正负决不表示方向也不表示大小。,训练2：一学生用F=100N的力将质量为05kg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10ms2)()A.2000J；B.1000J；C.100J；D.无法计算。,D,【例2】如图722所示，小物块位于光滑的斜面上，斜面位于光滑的水平地面上从地面上看，在小物块沿斜面下滑的过程中，斜面对小物块的作用力(,),A垂直于接触面，做功为零,图722,B垂直于接触面，做功不为零C不垂直于接触面，做功为零D不垂直于接触面，做功不为零解析：滑块在往下滑动的过程中，斜面也会向右运动，斜面对滑块的作用力垂直于接触面，但滑块下滑的位移不与斜面平行，即不与作用力垂直，则做功不为零故答案B正确,B,题型二：力做功与否的判断,变化1、若斜面固定呢？变化2、对斜面做不做功？,A,B,判定一个力是否做功、做正功还是负功有以下三种方法：1.看力F与位移S的夹角a的大小，若a=90，则力F不做功；若a90，则力F做负功（或说物体克服F做了功），此法常用于恒力做功的情况。2.看力F与物体速度v方向的夹角a的大小，若a=90，则F不做功；若a90，则F做正功；若a90，则F做负功，此法常用于曲线运动的情况。3.看物体间是否有能量转化。若有能量转化（增大或减小），则必定有力做功，此法常用于变力做功的情况。,例题3,一个质量m=150kg的雪橇，受到与水平方向成37角斜向上方的拉力F=500N，在水平地面上移动的距离l=5m。物体与地面间的滑动摩擦力F阻=100N。求外力对物体所做的总功。,解析：拉力F对物体所做的功为W1=Flcos37=2000J。摩擦力F阻对物体所做的功为W2=F阻lcos180=-500J。外力对物体所做的总功W=W1W2=1500J。,（另解：先求合力，再求总功）,题型三：恒力功的计算,有无其他解法？,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）,训1.两质量相等的物体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,力对物体做功多少只与、及二者夹角余弦有关，而与物体的加速度大小、速度大小、运动时间长短.有无其它力做功等都无关.,学习目标,（一）知识与技能理解功的概念并会运用功的定义式求解功。（二）过程与方法理解正负功的含义，并会解释生活实例。（三）情感、态度与价值观功与生活联系非常密切，通过探究功来探究生活实例。学习重点理解功的概念及正负功的意义。学习难点利用功的定义式解决有关问题。,摩擦力做功问题,1、静摩擦力做功举例：,（1）物体在倾斜的传送带上随传送带一起向上匀速运动，,静摩擦力做正功；,（2）物体在倾斜的传送带上随传送带向下匀速运动,（3）在粗糙的水平圆盘上，物体随圆盘做匀速圆周运动，,静摩擦力做负功,静摩擦力提供向心力，不做功,静摩擦力做功的特点：可以做正功，可以做负功，可以不做功,相互摩擦的系统内，一对静摩擦力所做功的代数和总为零。,2、滑动摩擦力做功举例：,（1）如图所示，将物体轻轻放在运动的传送带上，,滑动摩擦力做正功；,（3）当物体在地面上滑动，地面受到的摩擦力,滑动摩擦力做负功；,（2）当传送带不动，物体冲上传送带时,不做功,2.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-fS,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】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的物体一定运动，所以滑动摩擦力一定做功，错选B.误认为物体受静摩擦力，力的作用点不移动，所以静摩擦力对物体一定不做功，错选C.,正解：摩擦力是阻碍物体的相对运动或相对运动趋势，而不是阻碍运动摩擦力可以为动力，也可以为阻力，摩擦力方向还可以与运动方向相垂直，所以摩擦力做功的各种可能情况都有，要判断力是否做功和做功的正负，要看力与位移的夹角,答案：D,例.质量为M的长板放在光滑水平面上，一个质量为的滑块以速度v沿木板表面从A点滑到B点，在木板上前进了L，而木板在水平面上前进了s，如图，设滑块与木板间的动摩擦因数为求：,(1)摩擦力对滑块做的功；(2)摩擦力对木板做的功；(3)摩擦力做的总功；(4)上述过程中机械能转化为内能的大小,【解析】分别对滑块和木板进行受力分析，如图所示.f=mg，f=f摩擦力对滑块做的功为:Wm=-f(s+L)=-mg(s+L)，摩擦力对木板做的功为:WM=fs=mgs，摩擦力做的总功为:W=Wm+WM=-mgL，转化为内能的大小为:Q=-W=mgL,作用力与反作用力做功问题,1、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,2、若用手按住B车，则相互作用力对A车做_，对B车_,3、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,4、若用手按住B车，则相互作用力对A车做_，对B车_,不做功,负功,不做功,正功_，,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、在同,一直线上，但作用在不同物体上,(2)运动特点：作用力、反作用力作用下的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，还可能两个物体都静止,(3)由WFlcos可以判断，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、不一定大小相等,变力做功问题,二.变力做功,对于变力做功不能依定义式,直接求解，但可依物理规律通过技巧的转化间接求解。,1.可用（微元法）无限分小法来求,过程无限分小后，可认为每小段是恒力做功。,2.平均力法：,若变力大小随位移是线性变化，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。,3.利用图像，图线与坐标轴所包围的面积即是力做功的数值。,4.已知变力做功的平均功率，则功。,5.用动能定理进行求解：,由动能定理可知，将变力的功转换为物体动能的变化量，可将问题轻易解决。,6.用功能关系进行求解。,例：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=fs1fs2fs3fs4fs5=fs=Fs=1002R=3.14104J,W克=Wf=3.14104J,用平均力法.铁锤每次做功都用来克服铁钉阻力做的功，但摩擦阻力不是恒力，其大小与深度成正比，F=-f=kx，可用平均阻力来代替.如图(a),例4.用铁锤将一铁钉击入木块，设木块对铁钉的阻力与铁钉进入木块内的深度成正比.在铁锤击第一次时，能把铁钉击入木块内1cm，问击第二次时，能击入多少深度?(设铁锤每次做功相等),解一：,第二次击入深度为x1到x2，,两次做功相等：W1=W2.,解后有：x2x1=1.41cm.,x=x2-x1=0.41cm.,解二：用图像法,因为阻力F=kx,以F为纵坐标，F方向上的位移x为横坐标，作出F-x图像，如图(b)，,曲线下面积的值等于F对铁钉做的功.（示功图）,由于两次做功相等，故有：,S1=S2(面积)，即：,1/2kx21=1/2k(x2+x1)(x2-x1)，,解后有：x2x1=1.41cm.,x=x2-x1=0.41cm.,1.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,举例说明:,2.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.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.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.,5.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)=-fS,负,正,练习4.如图所示，在光滑水平面上放一木板，木板的左端放一物体，对物体施加一水平恒力F，将物体由静止开始从木板右端拉出，如果第一次木板被固定在地面上，第二次木板未被固定，则这两种情况下（）(A)摩擦力大小相同(B)F做的功相同(C)摩擦产生热相同(D)物体获得的动能相同,AC,例7.如图所示，PQ是固定在水平桌面上的固定挡板，质量为m的小木块N从靠近P以一定的初速度向Q运动，已知物块与桌面间的动摩擦因数为，P与Q相距为s，物块与Q板碰撞n次后，最后静止于PQ的中点，则整个过程摩擦力所做的功为多少？（n为自然数）,解析：物块与Q板碰撞n次后，最后停在PQ中点，会有两种可能，一种可能是与Q板碰后向P板运动至中点而停止，设与Q板碰撞n次，则物体运动的路程为（2n一1/2）s，摩擦力所做的功为Wf1=mg（2n-1/2）s第二种可能是物块与Q板碰后再与P板碰撞向Q板运动至中点而停止，在这种情况下，物体运动的路程为（2n1/2）s，摩擦力所做的功为Wf2=mg（2n1/2）s，两种情况下，摩擦力对物体均做负功,练习5.如图所示，半径为R的孔径均匀的圆形弯管水平放置，小球在管内以足够大的初速度v0在水平面内做圆周运动，小球与管壁间的动摩擦因数为，设从开始运动的一周内小球从A到B和从B到A的过程中摩擦力对小球做功分别为W1和W2，在这一周内摩擦力做的总功为W3，则下列关系式正确的是（）AW1W2BW1W2CW30DW3W1W2,解析：求某一力对物体所做的功值有多种思路，对于恒力（大小、方向均不变的力）做功的情况，通常由wFscos求解对于变力（特别是方向发生变化的力）做功的情况，一般由功能转换关系求解对于后一种思路，一定要正确判断哪些力做功，在外力做功的过程中，物体（或系统）的能量如何发生变化，变化了多少小球在水平弯管内运动，滑动摩擦力始终与速度方向相反，做负功，而小球在水平面内的圆周运动的向心力是由外管壁对小球的弹力N提供的，由于转动半径R始终不变，摩擦力对小球做负功，小球运动的速率逐渐减小，向心力减小即N减小，而fN，滑动摩擦力f也减小，即由下列关系：N=Fn=mv2/Rm，R不变，v减小，则N减小，fNN减小，则f减小W=fRf减小，则W减小所以W1W2W1,W2都为负功，因此W3W1W2答案：AD,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8:如图所示，小物块位于光滑的斜面上，斜面位于光滑的水平地面上。从地面上看，在小物块沿斜面下滑的过程中，斜面对小物块的作用力（）,A垂直于接触面，做功为零B垂直于接触面，做功不为零C不垂直于接触面，做功为零D不垂直于接触面，做功不为零,C,练习6：一辆小车静止在光滑的水平导轨上，一个单摆球用线悬挂在车上，由图示位置无初速释放，则小球在下摆的过程中，线对小球的拉力做功。,负,例9.如图示，板长为L，板的B端放有质量为m的小物体，物体与板的动摩擦因素为，开始时板水平，若缓慢转过一个小角度的过程中，物体与板保持相对静止，则这个过程中（）,A.摩擦力对P做功为mgLcos(1-cos)B.摩擦力对P做功为mgLsin(1-cos)C.弹力对P做功为mgLcossinD.板对P做功为mgLsin,D,练习7：一个木箱放置在匀加速上升的自动扶梯上，随自动扶梯一起上升，跟扶梯保持相对静止。木箱所受的重力对木箱做功，木箱所受的弹力对木箱做功。木箱所受的摩擦力对木箱做功，,负,正,正,【例10】如图所示，把A、B两球由图示位置同时由静止释放（绳开始时拉直），则在两球向左下摆动时下列说法正确的是A.绳子OA对A球做正功B.绳子AB对B球不做功C.绳子AB对A球做负功D.绳子AB对B球做正功,解析：由于O点不动，A球绕O点做圆周运动，OA对球A不做功。对于AB段，我们可以想象，当摆角较小时可以看成两个摆长不等的单摆，由单摆的周期公式就可以看出，A摆将先回到平衡位置B摆将落后于A摆，AB绳对A球做负功，对B球做正功。答案：CD,练习8：质量为m的物体A置于粗糙的斜面上,斜面位于水平面上，用力推斜面向左匀速移动位移S时，斜面对物体A的弹力做功，斜面对物体A的摩擦力做功。,mgSsincos,-mgSsincos,【例12】以下说法正确的是（）A摩擦力可以对物体做正功B摩擦力可以使物体的速度发生变化，但对物体不做功C作用力与反作用力做功一定相等D一对平衡力做功之和为零,解析：A摩擦力可以对物体做正功，只要摩擦力的方向与物体运动方向相同，摩擦力就做正功摩擦力可以改变物体的速度，对物体有一个冲量作用，但物体在力的方向上没有位移，因而不做功，如随圆板一起转动的物体由此可以认识到：力对物体有冲量，但不一定对物体做功，相反只要力对物体做功，一定会有冲量又可进一步认识：力使物体动量发生变化，其动能不一定变化；但力使物体动能发生变化时，其动量一定发生变化c作用力与反作用力做功不一定相等，如一炸弹炸成质量为m与2m的两块，根据动量守恒mv1=2mv2，则v1=2v2，作用力和反作用力做功为W1=m(2v2)2与W2=mv22，所以不相等。可认识到：作用力和反作用力产生的冲量总是大小相等，但做功可能不相等D一对平衡力合力为零，所以二力合力做功为零答案：ABD,练习9.下列说法正确的是：（）(A)一对摩擦力做的总功，有可能是一负值，有可能是零；(B)物体在合外力作用下做变速运动，动能一定变化；(C)当