高一物理必修二7.2 功.ppt
第七章 机械能及其守恒定律 第2节 功,问题：木头在起重机拉力作用下什么形式能增加？,功与能量的关系,问题：列车在机车牵引力的作用下什么形式的能在能增加？,问题：握力器在手的压力作用下什么形式的能增加？,功与能量的关系,2.做功的过程是能量转化的过程。,1、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。,1.功的概念：一个物体受到力的作用，如果在力的方向上发生一段位移，力就对物体做了功。,一、功,2.做功的两个要素,一是作用在物体上的力； 二是物体在力的方向上发生位移.,解释前面事例,3.功的大小,1、力与位移方向一致时:,F,W=F l,2、力的方向与运动方向垂直,小球在水平桌面上滚动时，支持力和重力对物体做功吗？,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,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,W1= F1l = F COSl,W2 = 0,W = W1,W = F l COS,拉力F做的功W = ？,力与位移方向成一定夹角时,分析：位移是矢量,可以把计算F在l方向上做功的问题转化为分别求lF和l2方向做功的问题。,WF=W1= FlF = Fl COS,W = FlF=F l COS,拉力F做的功W = ？,力与位移方向成一定夹角时,l F=l cos,说明: 1、公式只对恒力适用,m=1N 物理意义：物体受到1N的力，在力方向上发生1m的位移，就说这个力对物体做了1J的功。,公式：,W=Flcos,3、公式中F、 只指大小，一定是正数； 是 F、 两箭头远离质点的夹角,即：方向夹角,2、l 是相对地面的实际位移, 不是指相对地面的水平位移,功的单位：焦耳，用符号“J”表示,例1 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：F10N，l2m。角的大小如图:,=150,1.解:图1 W=Fl cos(180-) =Fl cos(180-150) =Fl cos30 =102 =17.3J,图2: W=Fl cos(180-) =Fl cos150 =17.3J,图3:W=Fl cos30 =17.3J,例2：用与水平面成角斜向上的拉力拉着质量为m的物体在水平面上运动，第一次在光滑水平面上，做匀加速直线运动，位移为x，做功w1；第二次在粗糙水平面上，做匀速直线运动，位移也为x，作功w2，则( ),A. w1 w2,B. w1 < w2,C. w1 = w2,D. 无法确定,C,功一定要指明是哪个力对物体做的功.,注意：恒力做功与物体的运动性质、运动时间的长短都无关，同时与有无其它力做功也无关。,拉力F做的功W = ？,WF=Fl1,计算力做功时注意力和位移的同时性。,v0,思考：功是标量还是矢量？,如何判断一个物理量是标量还是矢量？,1、标量没有方向，矢量有方向,2、运算法则： 标量：代数相加减， 矢量加减：平行四边形法则,例3：在光滑水平面上，物体受两个沿水平方向、互相垂直的大小分别为3N和4N的恒力，从静止开始运动10m，求每个力做的功和合力做的功。,F1=4N,F2=3N,功满足代数运算，是标量,计算几个力所做总功的方法：,（2）先求出各个力所做的功，再求其代数和,（1）先求出这几个力的合力 F 的大小和方向， 再求合力 F 所做的功，即为总功,例题4:一个质量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。 重力和支持力做功为0 所以：外力对物体所做的总功 W=W1W2=1500J。,（另解：先正交分解求合力，再求总功）,=/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,是F、v方向夹角,二、正功与负功,如：1、摩擦力对某物体做了-20J的功， 也可说物体克服摩擦力做了20J的功。,一个力对物体做负功，也可说成： 物体克服这个力做了功（取绝对值）,2、竖直上抛物体的上升过程： 重力对物体做负功，或物体克服重力做了功,2、功是标量;功的正负即不表示方向，也不是数量上的正与负，即：不能说正功大于负功。,功的正、负值的理解：,例. 比较8J的功与5J的功谁大？,1、功的正负只是表示做功的效果不同。,力做正功，表示为动力；促进物体运动。 力做负功，表示为阻力；阻碍物体运动,练习1:下列说法正确的是：( ) A、功是标量，正负反应大小。-3J比-2J小。 B、力对物体做正功还是负功，取决于力和位移的方向关系 C、力做功总是在一个过程中完成，所以功是过程量。 D、凡是发生位移的物体，一定有力做功。,BC,练习2:用起重机将质量为的物体匀速地吊起一段距离，作用在物体上的各力做功情况是（ ）,A. 重力做正功，拉力做负功，合力做功为零,B.重力做负功，拉力做正功，合力做正功,C.重力做负功，拉力做正功，合力做功为零,D.重力不做功，拉力做正功，合力做正功,C,1.一位质量为m=10kg的滑雪运动员从高为h=1m的斜坡自由下滑。已知物体与斜面间动摩擦因数 = 0.5。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？,l,注意： l 是相对地面的实际位移， 不是相对地面的水平位移！,此题:物体在竖直方向也相对地面发生了位移！,斜面问题：1、斜面体不动，物体动。,解:滑雪运动员受到重力、支持力和阻力， 运动员的位移：l=h/sin30=2m，方向沿斜坡向下 重力做功：WG=mgl cos60=mgh=10101J=100J 弹力做功：WFN=FNl cos90=0,合力做功：W总=WG+WFN+Wf=186.6J,注意：WG=mgh,重力与重力方向高度差的乘积,h,l,阻力做功：Wf=fl cos180=mgcos300.l =86.6J,拓展（1）：若物块与斜面体相对静止一起沿水平面向左匀速运动位移 x。求： 物块所受各力做的功及合力做的功； 斜面体对物体所做的功为？,mg,FN,f静,x,WN=FN.Xcos(/2-)=FN.Xsin=mgcos.Xsin,Wf=f静.Xcos(-)=-f静.Xcos=-mgsin.Xcos,WG=0,W总=WN+Wf+WG=0,斜面问题：2、斜面体和物体相对静止一起运动。,W斜=WN+Wf=0,注意： l 是相对地面实际位移， 不是相对斜面的位移！,拓展（2）：若斜面光滑，斜面体和物体一起向左匀加速运动则斜面体对物体做功为 ？,斜面问题：3、斜面体和物体相对运动。,拓展（3）：若斜面体和水平地面都光滑，小物体沿斜面下滑的过程中，斜面对小物块的作用力方向和做功情况？,小结,一、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,二、功:标量,W = F l cos(恒力),a、功一定要指明是哪个力对物体做的功,b、力必须是恒力,三、 正功负功及物理意义,四、总功的计算：,F、 l 只指大小， l是相对地面的实际位移！,解:G=10N F=15N l=0.5m =0.2 由功的公式 WF=Fl cos 得 WF= 7 . 5J 又F阻=FN=G=0.210=2N WF阻= 1J 两种情况下：拉力做功相同。 可知：拉力做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：W总= WF= 7 . 5J 粗糙水平面上:W总=WF+WF阻=7.5 1=6 . 5J。,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？,例3: 如图所示，在倾角 = 37的斜面上，质 量m=10 kg的物体在平行斜面向上的拉力 F = 120 N作用下，沿斜面上滑距离l = 2 m， 已知物体与斜面间动摩擦因数 = 0.5。 （1）计算各力对物体做的功； （2）计算物体所受各力所做的总功。 （取g = 10 m/s2）,F,功与能量的关系,2.做功的过程是能量转化的过程。,1、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。,西游记主题歌“你挑着担，我牵着马，迎来日出，送走晚霞,在行走中，沙和尚挑担却没对行李做功，而猪八戒牵着马却对马做了功，这是为什么呢？,沙和尚做工而无功,
