202X学年高中物理第1章功和功率第1节机械功课件鲁科版必修2

1、第第1节机械功节机械功学习目标学习目标核心提炼核心提炼1.理解功的概念，掌握恒力做功的公式。理解功的概念，掌握恒力做功的公式。3个概念个概念功、正功、负功功、正功、负功1个表达式个表达式WFscos 2.会判断正功、负功。会判断正功、负功。3.会求恒力的功、总功。会求恒力的功、总功。4.知道一些简单的变力做功的求法。知道一些简单的变力做功的求法。一、机械功的含义一、机械功的含义阅读教材第阅读教材第34页的页的“机械功的含义局部，知道功的概念，初步掌握恒力做功的机械功的含义局部，知道功的概念，初步掌握恒力做功的公式。公式。1.含义含义作用于某物体的恒力大小为作用于某物体的恒力大小为F，该物体沿，

2、该物体沿_运动，经过位移运动，经过位移s，那，那么么_叫机械功，简称功。叫机械功，简称功。力的方向力的方向F和和s的乘积的乘积2.做功的两个因素做功的两个因素力力位移位移3.公式公式W_。(1)是力与是力与_方向之间的夹角，方向之间的夹角，s为物体对为物体对_的位移。的位移。(2)该公式只适用于该公式只适用于_做功。做功。(3)功是功是_ (填填“标或标或“矢矢)量。量。(4)功是一个功是一个_ (填填“状态或状态或“过程过程)量，描述了力的作用效果在空间上的累量，描述了力的作用效果在空间上的累积，总与一个具体过程相联系。积，总与一个具体过程相联系。Fscos 位移位移地地恒力恒力标标过程过程

3、4.单位单位国际单位制中，功的单位是国际单位制中，功的单位是_，简称，简称_，符号是，符号是_。1 J1 _。焦耳焦耳焦焦JNm思维拓展思维拓展如图如图1所示，以下人或机械对物体做功的是谁？功的大小与哪些因素有关呢？所示，以下人或机械对物体做功的是谁？功的大小与哪些因素有关呢？图图1答案答案甲图、乙图中，人对物体有力的作用，但物体在力的方向没有位移，故不甲图、乙图中，人对物体有力的作用，但物体在力的方向没有位移，故不做功。丙图中起重机对货物做功。物体受到的力和物体在力的方向上发生的位移做功。丙图中起重机对货物做功。物体受到的力和物体在力的方向上发生的位移决定做功的大小。决定做功的大小。二、机械

4、功的计算二、机械功的计算阅读教材第阅读教材第56页页“机械功的计算局部，会计算外力对物体做的总功，了解正功机械功的计算局部，会计算外力对物体做的总功，了解正功和负功的判断方法。和负功的判断方法。1.正功和负功正功和负功不做功不做功正功正功负功负功2.几个力的总功的求法几个力的总功的求法(1)先由先由WFscos 计算各个力对物体所做的功计算各个力对物体所做的功W1、W2、W3、然后求所有力做功然后求所有力做功的的_，即，即W总总W1W2W3(2)先由力的合成或根据牛顿第二定律求出合力先由力的合成或根据牛顿第二定律求出合力F合合，然后由，然后由W总总_计算总计算总功，此时功，此时为为F合合的方向

5、与的方向与s的方向间的夹角。的方向间的夹角。F合合scos 代数和代数和思维拓展思维拓展1.如图如图2所示，人推着木箱在水平地面上运动。人推木箱前进时，水平推力和摩擦力对所示，人推着木箱在水平地面上运动。人推木箱前进时，水平推力和摩擦力对木箱有没有做功？如果做功，分别做的是正功还是负功？木箱有没有做功？如果做功，分别做的是正功还是负功？图图22.一个物体受到两个力的作用，其中一个物体受到两个力的作用，其中F1做功做功10 J，F2做功做功15 J，力，力F1和力和力F2哪个力做哪个力做的功多？两力做的总功是多少？的功多？两力做的总功是多少？答案答案1.做功。推力的方向与木箱的运动方向一致，做正

6、功；摩擦力的方向与木箱做功。推力的方向与木箱的运动方向一致，做正功；摩擦力的方向与木箱的运动方向相反，做负功。的运动方向相反，做负功。2.F2做的功多。两力做的总功为做的功多。两力做的总功为WW1W210 J15 J5 J。机械功及其公式的理解机械功及其公式的理解要点归纳要点归纳1.功是过程量：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。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.对公式对公式WFscos 的理解的理解(1)相关性：由公式相关性：由公式WFscos 可以看出力对物体做功，只与可以看出力对物体做功，只与F、s、有关，与物体有关，与物

7、体的运动状态及物体是否还受其他作用力等因素均无关。的运动状态及物体是否还受其他作用力等因素均无关。(2)同时性：计算时应注意同时性：计算时应注意F与与s必须具有同时性，即必须具有同时性，即s必须是力必须是力F作用过程中物体发生作用过程中物体发生的位移。的位移。(3)同一性：同一个客观运动，相对于不同的参考系，位移同一性：同一个客观运动，相对于不同的参考系，位移s是不同的，在中学物理是不同的，在中学物理中约定，计算功都以地面为参考系，即中约定，计算功都以地面为参考系，即s应理解为应理解为“受力质点的对地位移。受力质点的对地位移。(4)适用性：明确公式适用性：明确公式WFscos 适用于计算恒力做

8、功，假设是变力做功，此公式适用于计算恒力做功，假设是变力做功，此公式不再适用。不再适用。3.正功与负功正功与负功(1)功是标量，只有正、负，没有方向，功的正负不表示大小。功是标量，只有正、负，没有方向，功的正负不表示大小。(2)正功、负功的物理意义正功、负功的物理意义动力学角度动力学角度能量角度能量角度正功正功表示这个力对物体来说是动力表示这个力对物体来说是动力力对物体做正功，使物体获得能量力对物体做正功，使物体获得能量负功负功表示这个力是阻力，对物体的运动起表示这个力是阻力，对物体的运动起阻碍作用阻碍作用物体克服外力做功，使物体失去能物体克服外力做功，使物体失去能量量(3)一个力对物体做负功

9、，往往说成物体抑制这个力做功。一个力对物体做负功，往往说成物体抑制这个力做功。精典例如精典例如例例1 如图如图3所示，物体在力的作用下在水平面上发生一段位移所示，物体在力的作用下在水平面上发生一段位移s，试分别计算这四种情，试分别计算这四种情况下力况下力F对物体所做的功。设在这四种情况下力对物体所做的功。设在这四种情况下力F和位移和位移s的大小都一样：的大小都一样：F10 N，s1 m，角，角的大小如下图，分别说明每种情况下力的大小如下图，分别说明每种情况下力F做功的正负，并求出功。做功的正负，并求出功。图图3(3)根据速率增大还是减小判断：假设在力作用下速率增大，此力做正功，反之根据速率增大

10、还是减小判断：假设在力作用下速率增大，此力做正功，反之做负功，此方法一般应用于力的方向不明确的变速运动。做负功，此方法一般应用于力的方向不明确的变速运动。针对训练针对训练1 一人乘电梯从一人乘电梯从1楼到楼到20楼，在此过程中经历了先加速、后匀速、再减速的楼，在此过程中经历了先加速、后匀速、再减速的运动过程，那么电梯支持力对人做功情况是运动过程，那么电梯支持力对人做功情况是()A.加速时做正功，匀速时不做功，减速时做负功加速时做正功，匀速时不做功，减速时做负功B.加速时做正功，匀速和减速时做负功加速时做正功，匀速和减速时做负功C.加速和匀速时做正功，减速时做负功加速和匀速时做正功，减速时做负功

11、D.始终做正功始终做正功解析要判断功的正负，可根据公式解析要判断功的正负，可根据公式WFscos 中力和位移的夹角中力和位移的夹角来判断。在加来判断。在加速、匀速、减速的过程中，支持力与人的位移方向始终一样，所以支持力始终对人速、匀速、减速的过程中，支持力与人的位移方向始终一样，所以支持力始终对人做正功，故做正功，故D正确。正确。答案答案D总功的两种求解思路总功的两种求解思路要点归纳要点归纳(1)先确定物体所受的合力，再根据公式先确定物体所受的合力，再根据公式W合合F合合scos 求解合力的功。该方法适用于求解合力的功。该方法适用于物体的合力不变的情况，常见的是发生位移物体的合力不变的情况，常

12、见的是发生位移s过程中，物体所受的各力均没有发生变化。过程中，物体所受的各力均没有发生变化。求解流程：求解流程：(2)先根据先根据WFscos ，求出每个分力做的功，求出每个分力做的功W1、W2Wn，再根据，再根据W总总W1W2Wn，求解合力的功，即合力做的功等于各个分力做功的代数和。，求解合力的功，即合力做的功等于各个分力做功的代数和。该方法的适用范围更广，求解流程：该方法的适用范围更广，求解流程：精典例如精典例如例例2 如图如图4所示，质量为所示，质量为m2 kg的物体静止在水平地面上，受到与水平地面夹角为的物体静止在水平地面上，受到与水平地面夹角为37、大小、大小F10 N的拉力作用，物

13、体移动了的拉力作用，物体移动了s2 m，物体与地面间的动摩擦因数，物体与地面间的动摩擦因数0.3，sin 37 0.6，cos 370.8，g取取10 m/s2。求：。求：图图4(1)拉力拉力F所做的功所做的功W1；(2)摩擦力摩擦力f所做的功所做的功W2；(3)重力重力G所做的功所做的功W3；(4)弹力弹力N所做的功所做的功W4；(5)各力所做的总功各力所做的总功W。解析解析(1)对物体进展受力分析，如下图。对物体进展受力分析，如下图。W1Fscos 1020.8 J16 J(2)NGFsin 20 N100.6 N14 NfN0.314 N4.2 NW2f scos 1804.22 J8.

14、4 J(3)W3Gscos 900(4)W4Nscos 900(5)WW1W2W3W47.6 J也可由合力求总功也可由合力求总功F合合Fcos f100.8 N4.2 N3.8 NF合与合与s方向一样，所以方向一样，所以WF合合s3.82J7.6J答案答案(1)16 J(2)8.4 J(3)0(4)0(5)7.6 J计算总功的一般步骤和方法计算总功的一般步骤和方法1.对物体进展正确的受力分析，明确物体受到哪几个力作用，以及每个力的大小对物体进展正确的受力分析，明确物体受到哪几个力作用，以及每个力的大小和方向。和方向。2.分析每一个力作用过程中所对应的位移，根据功的定义式分析每一个力作用过程中所对应的位移，根据功的定义式WFscos ，求出每，求出每一个力所做的功。一个力所做的功。3.将各个力所做的功进展代数求和，即可计算出总功。将各个力所做的功进展代数求和，即可计算出总功。4.假设各个力是同时作用在物体上，也可先求出各个力的合力，再根据功的定义假设各个力是同时作用在物体上，也可先求出各个力的合力，再根据功的定义式求出合力所做的总功。式求出合力所做的总功。针对训练针对训练2 一物体置于光滑水平面上，受互相垂直的水平力一物体置于光滑水平面上，受互相垂直的水平力F1、F2作用，如图作用，如图5所示，所示，经一段位移后，