高一物理必修二7.2 功

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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,L,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,l,F,F,F,F,F,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,F,1,和,F,2,做功的问题,W,1,= F,1,l = F,COS,l,W,2,= 0,W = W,1,W = F,l,COS,拉力,F,做的功,W =,？,F,2,F,1,力与位移方向成一定夹角时,l,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,l,F,和,l,2,方向做功的问题。,W,F,=W,1,=,Fl,F,= Fl,COS,W,2,= 0,W =,F,l,F,=F,l,COS,拉力,F,做的功,W =,？,l,2,l,F,力与位移方向成一定夹角时,l,F,F,F,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=,F,l,cos,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：,F,10N,，,l,2m,。角,的大小如图,:,v,F,=150,F,v,=30,F,v,=30,1,.,解,:,图,1,W=F,l,cos(180-),=F,l,cos(180-150),=F,l,cos30,=102,=17.3J,图,2:,W=F,l,cos(180-,),=F,l,cos150,=,17.3J,图,3:W=F,l,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,w,1,；第二次在粗糙水平面上，做匀速直线运动，位移也为,x,，作功,w,2,，则,( ),A. w,1, w,2,B. w,1, w,2,C. w,1,= w,2,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。,x,F,F,l,1,拉力,F,做的功,W =,？,F,l,W,F,=F,l,1,计算力做功时注意力和位移的同时性。,v,0,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,l,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。,F,1,=4N,F,2,=3N,F,合,=,5N,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,W,1,=,Fl,cos37=2000J,。,摩擦力,F,阻,对物体所做的功为,W,2,=,F,阻,l,cos180= -500J,。,重力和支持力做功为,0,所以：外力对物体所做的总功,W,=,W,1,W,2,=1500J,。,（,另解：,先正交分解求合力，再求总功）,COS,W,物理意义,=/2,/2,/2,COS,= 0,COS,0,COS,0,W = 0,W,0,W,0,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,f,F,N,G,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：,W,G,=,mg,l,cos60,=,mgh,=10,10,1J=100J,弹力做功：,W,FN,=,F,N,l,cos90,=0,v,f,动,F,N,G,合力做功：,W,总,=,W,G,+W,FN,+W,f,=186.6J,注意：,W,G,=,mgh,重力与重力方向高度差的乘积,h,l,阻力做功：,W,f,=f,l,cos180,=,mgcos30,0,.,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？,F,F,mg,F,N,f,静,x,/2-,W,N,=F,N,.,Xcos(/2-)=,F,N,.,Xsin,=,mgcos.Xsin,W,f,=f,静,.,Xcos(,-,)=-,f,静,.,Xcos,=-,mgsin,.,Xcos,f,静,=,mgsin,匀速：,F,N,=,mgcos,W,G,=0,W,总,=,W,N,+W,f,+W,G,=0,斜面问题：,2,、斜面体和物体相对静止一起运动。,W,斜,=,W,N,+W,f,=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 ？,F,N,G,l,F,合,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？,F,N,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,W,F,=F,l,cos,得,W,F,=,7 . 5J,又,F,阻,=,F,N,=,G,=0.210=2N,W,F,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,= W,F,= 7 . 5J,粗糙水平面上,:W,总,=W,F,+W,F,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/s,2,）,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,