71-2能量与_功

7.1 追寻守恒量能量我们知道能量的形式有那些？我们知道能量的形式有那些？机械能（动能和势能）、内机械能（动能和势能）、内能（热能）、电能、太阳能、能（热能）、电能、太阳能、化学能、生物能、原子能、化学能、生物能、原子能、电磁能等电磁能等这些能量之间可以相互这些能量之间可以相互？转化转化太阳能的利用：太阳能转化为电能太阳能的利用：太阳能转化为电能内燃机车：内能转化动能内燃机车：内能转化动能水电站：水的势能转化为电能水电站：水的势能转化为电能水果电池：化学能转化为电能水果电池：化学能转化为电能不同形式的能之间可以在一定条件的不同形式的能之间可以在一定条件的情况下相互转化，而且在转化过程中情况下相互转化，而且在转化过程中 保持不变。保持不变。总量总量能量守恒定律能量守恒定律能量既不可会消灭，也不会创生，它只会能量既不可会消灭，也不会创生，它只会从一种形式从一种形式转化转化为其他形式，或者从一个为其他形式，或者从一个物体物体转移转移到另一个物体，而在转化和转移到另一个物体，而在转化和转移过程中，能量的总量保持过程中，能量的总量保持不变不变不同形式的能量之间的转化是通过不同形式的能量之间的转化是通过 实现的。实现的。做功做功7.2 功功一、功与能关系二、功的计算问题：问题：木头在起重机木头在起重机拉力作用下拉力作用下什么形式能增加？什么形式能增加？一、功与能量的关系一、功与能量的关系 问题：问题：列车在机车列车在机车牵引力的作用下牵引力的作用下什么形式的能在能增加？什么形式的能在能增加？问题：问题：握力器在手的握力器在手的压力作用下压力作用下什么什么形式的能增加？形式的能增加？功与能量的关系功与能量的关系2.2.做功的过程是能量转化的过程。做功的过程是能量转化的过程。1 1、如果物体在力的作用下、如果物体在力的作用下能量能量发发生了变化，这个力一定对物体生了变化，这个力一定对物体做了做了功。功。3.功是能量转化的量度功是能量转化的量度在初中，同学们对功已经有所了解，在初中，同学们对功已经有所了解，回想一下，怎样才算做了功？回想一下，怎样才算做了功？1、功的概念：功的概念：一个物体受到力的作用，一个物体受到力的作用，如果在力的方向上如果在力的方向上,发生一段位移，就说发生一段位移，就说这个力就对物体做了功。这个力就对物体做了功。FFs二、功2、做、做功功必须具备必须具备的两个的两个要素要素:（1 1）、）、力力（2 2）、）、在力在力的的方向上发生位移。方向上发生位移。W=FS3.功的大小思考思考1：力的方向与运动方向垂直：力的方向与运动方向垂直 小球在水平桌面小球在水平桌面上滚动时，支持力上滚动时，支持力和重力对物体做功和重力对物体做功吗？吗？物体在力的方向上没有发生位移，力对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。物体不做功，或者说，做功为零。（1 1）当）当F F与与S S同方向时同方向时,W=FS,W=FS（2 2）当）当F F与与S S互成角度互成角度时时,W=,W=思考思考2、如何计算功、如何计算功FvsFFFFF根据力的等效性根据力的等效性原理，可以把计原理，可以把计算算F做功的问题做功的问题转化为分别求转化为分别求F1和和F2做功的问题做功的问题W1=W2=W=W1=F s COS拉力拉力F做的功做的功W=？F2F1F1s=F sCOS0s=FCOS（2）功的单位：）功的单位：焦耳焦耳“J”1J=1N1m 1焦就是焦就是1牛的力使物体在力的方牛的力使物体在力的方向上发生向上发生1米位移所做的功米位移所做的功只有大小，没有方向只有大小，没有方向（1）计算计算公式公式：W=Fscos(为为F与与S间夹角）间夹角）（3）功是标量）功是标量：（力对物体所做的功等于力的大小、位移的大小以（力对物体所做的功等于力的大小、位移的大小以及力和位移夹角余弦的乘积）及力和位移夹角余弦的乘积）根据以上的结果讨论根据以上的结果讨论：力在什么情力在什么情况下做正功况下做正功?在什么情况下做负功在什么情况下做负功?思考思考3：如图所示，一个物体在：如图所示，一个物体在的力的作用下，发生的位移是的力的作用下，发生的位移是m（）若夹角（）若夹角 为为60600 0时，时，（）若夹角（）若夹角 为为1201200 0时，时，W=?W=?vvCOSW=FScos正功正功/负功负功0 90=9090 180COS 0COS=0COS0W 0W=0W0正功正功不做功不做功负功负功讨论与交流：1.正功负功3、功有正负之分、功有正负之分F做正功做正功（促进物（促进物体运动）体运动）F做负功做负功（阻碍物（阻碍物体运动）体运动）讨论与交流：2有人说，一个力对物体做有人说，一个力对物体做-10J的功，的功，另一个力对物体做另一个力对物体做5J的功，的功，-10J的的功一定比功一定比5J的功小。对此，你有何的功小。对此，你有何看法？看法？-10J的功的功大于大于5J的功的功 说明：一个力对物体一个力对物体 做做负功负功,往往说往往说成是成是物体克服这个力做功物体克服这个力做功.如如:人克服重力做了人克服重力做了 J的功的功.35 10（1）摩擦力对汽车做）摩擦力对汽车做-J功功,往往往往说成是汽车克服摩擦力做了说成是汽车克服摩擦力做了 J功功;41 1041 10（2）一个人登山，重力做的功为）一个人登山，重力做的功为-J,往往说成是：往往说成是：35 10一个质量一个质量m=150kg的雪橇，受到与水平方向成的雪橇，受到与水平方向成37角斜向上方的拉力角斜向上方的拉力F=500N，在水平地面上移动的，在水平地面上移动的距离距离l=5m。物体与地面间的滑动摩擦力。物体与地面间的滑动摩擦力F阻阻=100N。求。求外力对物体所做的总功。外力对物体所做的总功。解析：解析：拉力拉力F F对物体所做的功为对物体所做的功为 W W1 1=FlFlcos37cos37=2000J=2000J。摩擦力摩擦力F F阻阻对物体所做的功为对物体所做的功为 W W2 2=F F阻阻l lcos180cos180=-500J=-500J。外力对物体所做的总功外力对物体所做的总功 W W=W W1 1W W2 2=1500J=1500J。（另解：先求合力，再求总功）（另解：先求合力，再求总功）3、求合力做功、求合力做功（总功）的两种方法：（总功）的两种方法：（1）是是W总总=W1+W2+W3+，即总功即总功等于各个力做功的代数和等于各个力做功的代数和。（2）是先求出）是先求出合力合力再用再用W总总=F合合Scos 注意注意:以上各个力均为以上各个力均为恒力恒力2.质量为质量为m的物体的物体,沿水平面滑动了沿水平面滑动了L,则各力作功的情况正确的说法是则各力作功的情况正确的说法是()A.重力做正功，支持力做负功重力做正功，支持力做负功B.重力做负功，支持力做正功重力做负功，支持力做正功C.重力和支持力都做正功重力和支持力都做正功D.重力和支持力对物体都不做功重力和支持力对物体都不做功D练习练习3.用与水平面成用与水平面成角斜向上的拉力拉着质角斜向上的拉力拉着质量为量为m的物体在水平面上运动，第一次在光滑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，位移为水平面上，做匀加速直线运动，位移为x，做，做功功w1；第二次在粗糙回平面上，做匀速直线运；第二次在粗糙回平面上，做匀速直线运动，位移为动，位移为x，作功，作功w2，则，则()A.w1 w2 B.w1 w2 C.w1=w2 D.无法确定 C练习练习4.用起重机将质量为用起重机将质量为的物体匀速地吊起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，合力做正功重力不做功，拉力做正功，合力做正功 C 5、关于功的论述，下列说法中正确的是：、关于功的论述，下列说法中正确的是：A、大力做的功多。、大力做的功多。B、+5J的功比的功比-10J的功多的功多C、物体加速运动时的功比减速速运动时、物体加速运动时的功比减速速运动时的功多。的功多。D、功是标量，只有大小，没有方向。、功是标量，只有大小，没有方向。D D、功是标量，只有大小，没有方向。、功是标量，只有大小，没有方向。6 6、在光滑水平面和粗糙水平面上推车，、在光滑水平面和粗糙水平面上推车，如推力相同且通过相同的位移，那么推如推力相同且通过相同的位移，那么推力对车所做的功（力对车所做的功（）A A、在光滑水平面上所做的功较多、在光滑水平面上所做的功较多 B B、在粗糙水平面上所做的功较多、在粗糙水平面上所做的功较多 C C、要由小车通过这段位移的时间来、要由小车通过这段位移的时间来决定决定 D D、一样多、一样多 7、一质量为、一质量为10kg的物体，放在动摩擦因的物体，放在动摩擦因数为数为0.2的水平支持面上，受到水平方向的水平支持面上，受到水平方向上上200N的拉力作用发生的拉力作用发生5m的位移。求：的位移。求：（1）拉力所做的功。（）拉力所做的功。（2）外力对物体所）外力对物体所做的总功。做的总功。(g=10m/s2)F=200NF=200NS=5mGNf解解:根据功的公式根据功的公式W=Fscos 可得可得 WF=FScos00=2005 1 J=1000J WG=WN=0 N=mg=100N f=Nf=N=0.2=0.2100N=20N Wf=fScos1800=20 5(-1)J=-100J W总总=WF+Wf=900J8：水平地面，匀速前：水平地面，匀速前,S=8m,F=40N1、拉力对木箱所做的功？、拉力对木箱所做的功？2、摩擦力力对木箱所做的功？、摩擦力力对木箱所做的功？3、外力对木箱所做的总功？、外力对木箱所做的总功？WG=G0=0WN=N0=0先对物体进行先对物体进行受力分析受力分析确定力与位移的确定力与位移的夹角夹角代入公式代入公式W=Fscos计算计算解：根据功的公式解：根据功的公式W=Fscos 可得可得（1）拉力对木箱所做的功为）拉力对木箱所做的功为（3）外力对木箱所做的总功为）外力对木箱所做的总功为W=W1 W2=1.6 102J(-1.6 102J)=0（2）因）因f=Fcos 600=20N 摩擦力对木箱所做的功为摩擦力对木箱所做的功为W2=fscos 1800=208(-1)J=-1.6 102 JW1=Fscos 600=408 0.5 J=1.6 102 JF F6 60 00 0G GN Nf f因为物体做因为物体做方法二：方法二：F合合=0W总总=F合合Scos=0小结小结、做功两个因素、做功两个因素:力和力方向上发生的位移力和力方向上发生的位移、公式：、公式：W=FS cos （指指F、S的夹角）的夹角）、求合力做功、求合力做功（总功）的两种方法（总功）的两种方法 （2）当）当=90时，时，不做功不做功（1）当）当0 90，正功正功（3）当）当90 180，负功负功（1）W总总=W1+W2+W3+，即总功等于各即总功等于各个力做功的代数和个力做功的代数和。（2）是先求出）是先求出合力合力再用再用W总总=F合合Scos 这个力这个力促进物体运动促进物体运动这个力这个力阻碍物体运动阻碍物体运动9 9.一位质量为一位质量为m=10kgm=10kg的滑雪运动员从高为的滑雪运动员从高为h=1mh=1m的的斜坡自由下滑。斜坡自由下滑。已知物体与斜面间动摩擦因数已知物体与斜面间动摩擦因数=0.5。斜坡的倾角斜坡的倾角=30=30，运动员滑至坡底的，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？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？这些力所做的总功是多少？lfFNG注意：注意：l l 是是相对相对地面地面的的实际位移，实际位移，不是不是相对地面的相对地面的水平位移！水平位移！此题此题:物体在竖直方向也物体在竖直方向也相对地面发生了位移！相对地面发生了位移！斜面问题：斜面问题：1、斜面体不动，物体动。、斜面体不动，物体动。解解:滑雪运动员受到重力、支持力和阻力，滑雪运动员受到重力、支持力和阻力，运动员的运动员的位移位移：l l=h/sin30=h/sin30=2m=2m，方向方向沿斜坡向下沿斜坡向下重力做功：重力做功：W WG G=mg=mgl l cos60cos60=mghmgh=10=1010101J=100J1J=100J弹力做功：弹力做功：W WFNFN=F=FN Nl l cos90cos90=0=0vf动动FNG合力做功：合力做功：W W总总=W=WG G+W+WFNFN+W+Wf f=14J=14J注意：注意：W WG G=mgh=mgh,重力与重力方向高度差的乘积重力与重力方向高度差的乘积hl l阻力做功：阻力做功：W Wf f=f=fl l cos180cos180=mgcos30mgcos300 0.l l =-=-86.6J86.6JJJ35022/310105.0解解:G=10N F=15N l l=0.5m =0.2由功的公式由功的公式 7.5J又又F阻阻=FN=G=0.210=2N 1J两种情况下：拉力做两种情况下：拉力做功相同功相同。可知：可知：拉力做功拉力做功与是否有其他力作与是否有其他力作用在物体上没有关系，用在物体上没有关系，与与物体的物体的运动状态也没有关系运动状态也没有关系。光滑水平面上：光滑水平面上：W总总=WF=7.5J粗糙水平面上粗糙水平面上:W总总=WF+WF阻阻=7.5 1=6.5J。10.10.一个重量为一个重量为10N10N的物体，在的物体，在15N15N的水平拉力的水平拉力的作用下，一次在光滑水平面上移动的作用下，一次在光滑水平面上移动0.5m0.5m，另，另一次在粗糙水平面上移动相同距离，粗糙面与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物体间的动摩擦因数为0.20.2。在这两种情况下，。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？同？各个力对物体所做的总功是否相同？11：若物块与斜面体相对静止一起沿水若物块与斜面体相对静止一起沿水平面向左平面向左匀速匀速运动位移运动位移 x。求：物块所受求：物块所受各力是否做功？各力是否做功？F F mgFNf静静x/2-/2-f静静=mgsin匀速：匀速：FN=mgcos斜面问题：斜面问题：2、斜面体和物体相对静止一起运动。、斜面体和物体相对静止一起运动。注意：注意：l l 是是相对相对地面地面实际位移，实际位移，不是不是相对相对斜面斜面的的位移！位移！拓展（拓展（2 2）：）：若斜面光滑，斜若斜面光滑，斜面体和物体一起向左匀加速运面体和物体一起向左匀加速运动则斜面体对物体做功为动则斜面体对物体做功为？FNG:;cos/cos/则mgGFNtancos/sinsin)2cos(mglmgllFlFWNNFNlF合合斜面问题：斜面问题：3 3、斜面体和物体相对运动。、斜面体和物体相对运动。拓展（拓展（3 3）：）：若斜面体和水平地面都若斜面体和水平地面都光滑，光滑，小物体沿斜面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？下滑的过程中，斜面对小物块的作用力方向和做功情况？FN12:如图所示，在倾角如图所示，在倾角=37的斜面上，质的斜面上，质 量量m=10 kg的物体在平行斜面向上的拉力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；）计算各力对物体做的功；（2）计算物体所受各力所做的总功。）计算物体所受各力所做的总功。（取（取g=10 m/s2）F小结小结、做功两个因素、做功两个因素:力和力方向上发生的位移力和力方向上发生的位移、公式：、公式：W=FS cos （指指F、S的夹角）的夹角）、求合力做功、求合力做功（总功）的两种方法（总功）的两种方法 （2）当）当=90时，时，不做功不做功（1）当）当0 90，正功正功（3）当）当90 180，负功负功（1）W总总=W1+W2+W3+，即总功等于各即总功等于各个力做功的代数和个力做功的代数和。（2）是先求出）是先求出合力合力再用再用W总总=F合合Scos 这个力这个力促进物体运动促进物体运动这个力这个力阻碍物体运动阻碍物体运动1：指出下列现象中能量的转化或转移情况：指出下列现象中能量的转化或转移情况：（1）人在跑步时，身体发热（）人在跑步时，身体发热（）（2）风吹动帆船前进（）风吹动帆船前进（）（3）放在火炉旁的冷水变热（）放在火炉旁的冷水变热（）（4）电流通过灯泡，灯泡发光（）电流通过灯泡，灯泡发光（）（5）植物进行光合作用（）植物进行光合作用（）化物能转化为内能化物能转化为内能风的机械能转移到帆船上风的机械能转移到帆船上内能由火炉转移给水内能由火炉转移给水电能转化为光能电能转化为光能光能转化为化学能光能转化为化学能