高一物理能量与功

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,*,一、能量、,势能、动能、机械能,相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫做势能。,是一个守恒量，且有不同的表现形式。,1.,势能,E,P,：,能量,第一课时,物体由于运动而具有的能量叫做动能。,2.,动能,E,K,3.,机械能：,动能和势能的统称,如：高空飞行的飞机,由于运动而具有动能，,同时由于具有高度而具有重力势能。,动能：,一、功的概念,如果一个物体受到力的作用,并且在力的方向上发生了位移,我们就说这个力对物体做了功,.,纹丝不动,!,劳而无功,(,有力无距,),真辛苦,!,徒劳无功,(,有力有距，但力,距,),判断,:,有无做功,1.,定义：,匀速,不劳无功,(,有距无力,),力与位移方向相同，力做功,归纳,:,做功的两个必要条件,（,1,）作用在物体上的力,（,2,）物体在,力的方向,发生一段位移,这两个条件是严格的，缺一不可,！,马拉着车前进,1、力的方向与物体的运动方向一致,物体m在水平力F的作用下水平向前行驶的位移为S，如图所示，则力F对物体所做的功为：W=FS,F表示恒力的大小，S表示位移的大小，W表示力对物体所做的功,如何求一个力做了多少功呢？,二、功的表达式,2、如果力的方向与运动方向垂直,当力的方向跟位移方向垂直时，物体在力的方向上没有发生位移，力对物体不做功，即做功为零。即,W 0,F,匀速运动,S,S,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,S,=F,COS,S,W,2,=0,W=W,1,+W,2,W=F S,COS,3、当力的方向与位移方向成某一角度,时,拉力,F,做的功,W=,？,F,2,F,1,理解：在位移方向的分力与位移的乘积,1,、公式：,W=F,S,cos,其中,为,F,与,s,的夹角，,F,是恒力的大小，,s,一般是物体相对地面的位移，而不是相对于和它接触的物体的位移,.,（力的作用点发生的位移）,功的公式：,2,、单位,国际单位：焦耳（焦）,单位符号：,J,m=1Nm,木头在起重机的拉力作用下,?,能增加,列车在机车牵引力的作用下,?,能,增加,握力器在手的压力作用下,？,能增加,力对物体做了功,公式,只,适用于,恒力,做功,.,即力的大小和方向恒定且受力物体沿着确定直线运动。（力和位移的夹角恒定）,计算功时必须明确是哪个力在哪个过程中对哪个物体做功。,力做功多少只与、及二者夹角余弦有关，而与物体的加速度大小、速度大小、运动时间长短等都无关，即与物体的运动性质无关，同时与有无其它力做功也无关。,功是能量的变化的量度，力对物体做多少功，则物体的能量就改变多少。,3.,物理意义：,4.,功是过程量：,5.,适用条件,:,变力做功利用微元法、图像法、平均法、动能定理等方法处理。,6.,功是标量，只有大小，没有方向，但是有正负,.,当,0,90,时,cos0,W,0,，力对物体做正功；,表示动力对物体做功。,若物体做直线运动，,由,力和位移夹角,来判断较方便,。,当,=90,时，,cos=0,、,W=0,，力对物体不做功；,当,90,180,时，,cos0,W,0,，力对物体做负功或说成物体克服这个力做功,.,表示阻力对物体做功。,若物体做曲线运动，,利用,力和速度的夹角,来判断做。,时，力对物体做正功；,时，力对物体不做功。,时，力对物体做负功（或物体克服力做功）。,正功的意义是,：力对物体做正功，表明此力的效果是促进物体的运动，是动力做功。,负功的意义是,：力对物体做负功，表明此力的效果是阻碍了物体运动，是阻力做功。,功是标量,，但有正负。功的正负只表示力做功的效果,决不表示方向,也不表示大小。即：表示是,动力或阻力做功。,一个力对物体做负功，也可说成物体克服这个力做了功（正值）,做功正负看夹角：锐（角,),正（功,),、钝（角）,负（功）、直（角）为零。,例,1,：某一物体以一定初速度在粗糙水平面做匀减速直线运动，若阻力做,20J,功，,也可以讲物体克服阻力做了,20J,功。,比较,8J,的功与,5J,的功谁大？,2.如图所示，,静止,在,光滑,水平面上的物体质量,m,25 kg,，在与水平方向成,60,角斜向上的力,F,作用下运动,10 s,，已知,F,10 N,，求在这,10 s,内力,F,所做的功。,(,取,g,10 m/s,2,),总功等于各个力对物体所做功的,代数和,，也等于,合力,对物体所做的功。,三,、,求总功,3.在,光滑,水平面,上，物体受到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。,由上可知，总功的计算是标量运算，不符合平行四边形定则,F,1,=4N,F,2,=3N,F=5N,4,.,用水平恒力,F,作用于质量为,M,的物体，使之在光滑的水平面上沿力的方向移动距离,L,，恒力做功为,W,1,，再用该恒力作用于质量为,m(mw,2,B w,1,W,C,F,B,F,C,B,W,B,W,C,F,B,W,C,F,B,F,C,D,W,B,W,C,F,B,F,C,小结,1,、做功的两个不可缺少的因素,作用在物体上的力,在,力的方向上,移动的位移,2,、功的计算,W=F,S,cos,a,、功一定要指明是哪个力对物体做的功,b,、力必须是,恒力,力,物体在力的方向上,发生的位移,力的大小,位移的大小,正,不做,负,先求合外力，,再求合外力的功,先求每个力的功，再求各力做功,的代数和,第二课时,1、质量为m的物体沿倾角为的斜面匀速滑下，在通过位移,L,的过程中(),A.重力对物体做功mg,L,B.重力对物体做功mg,L,sin,C.支持力对物体做功mg,L,cos,D.摩擦力对物体做正功，数值为mg,L,sin,B,2.物体A的质量为2kg，置于粗糙的水平面上，水平拉力F大小为2N，不计绳子与滑轮的摩擦和滑轮的质量，物体刚好做匀速直线运动，在,物体A移动,l,=0.4m,的过程中，求拉力F做功？,F,A,要点：,l,为,F,的作用点发生的位移,方法二：等效法,A受拉力做的功为F做的功,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,一、变力做功,求解对象,2.图像法,变力的功W可用FL图线所包围的面积表示,L轴上方的面积表示力对物体做的正功的多少，,L轴下方的面积表示力对物体做的负功的多少,F,L,3.微元法,适应对象,适应对象,适应对象：,当力的大小不变，力的方向时刻与速度同向或反向时.,解题方法：,可用微元法将曲线分成无限个小元段，每一小元段可认为恒力做功，总功即为各个小元段做功的代数和,.,答案,2,mg,R,把一个物体从地面竖直向上抛出去，该物体上升的最大高度是,h,，若物体的质量为,m,，所受的空气阻力恒为,f,则在从物体被抛出到落回地面的全过程中（）,A,、重力所做的功为零,B,、重力所做的功为,2mgh,C,、空气阻力做的功为零,D,、空气阻力做的功为,-2fh,AD,（,分段法）,空气阻力做的功在数值上等于阻力与全程物体路程的乘积,练习,4.等效法,3.如图，一根绳子绕过高,4m,的滑轮（大小、摩擦均不计），绳的一端拴一质量为,10kg,的物体，另一侧沿竖直方向的绳被人拉住若人拉住绳子前进,3m,，使物体匀速上升，则人拉绳所做的功为,(),A,500 J B,300 J C,.,100 J,D,50 J,等效法：化变力做功为恒力做功,：,若,某一变力的功和某一恒力的功相等,，则可以,通过,计算该恒力的功，求出该变力的功。而恒力做功又可以用W=FScosa计算，从而使问题变得简单。,v,0,v,0,m,1、滑动摩擦力一定做负功吗,?,M,S,M,S,m,M,v,0,m,滑动摩擦力,f,对,m,做负功,W,1,=-f S,m,滑动摩擦力,f,对做正功,W,2,=f S,M,一对滑动摩擦力对物体作功之和必定为负功,滑动摩擦力对滑块做负功,滑动摩擦力对桌不做功,滑动摩擦力既可以做正功，也可以做负功，还可以不做功。,课堂讨论,F,A,B,2、静摩擦力一定不做功吗,?,A,和,B,相对静止,一起加速运动,静摩擦力对,A,做负功,W=-fS,静摩擦力对做正功,fS,一对静摩擦力作功之和必定为零,课堂讨论,二、摩擦力做功的特点与计算,1,静摩擦力做功的特点,(1),静摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功,(2),一对互为作用力和反作用力的静摩擦力所做功的总和等于零（位移相等,f等大反向）,2,滑动摩擦力做功的特点,(1),滑动摩擦力可以做正功，可以做负功，还可以不做功,(2),相互摩擦的系统内，一对滑动摩擦力所做的总功为负值,（有相对位移，有能量的转化）,1.,关于摩擦力做功的下列说法中正确的是,(,),A,滑动摩擦力阻碍物体的相对运动，一定做负功,B,静摩擦力起着阻碍物体的相对运动趋势的作用，一定不做功,C,静摩擦力和滑动摩擦力一定都做负功,D,滑动摩擦力可以对物体做正功,D,2.,质量为M的木板放在光滑水平面上，如图,所示一个质量为,m的滑块以某一速度沿木板表面从A点滑至B点，在木板上前进了,L,，同时木板前进了x，若滑块与木板间的动摩擦因数为，求摩擦力对滑块、对木板所做的功各为多少？,三、作用力、反作用力做功的特点,比较一对作用力和反作用力做的功时，不要只看到力的大小是否相等，方向是否相反，还要注意分析两物体在相应力的作用下的位移情况,3.,关于两个物体间的一对作用力和反作用力的做功情况，下列说法正确的是,(,),A,作用力做功，反作用力一定做功,B,作用力做正功，反作用力一定做负功,C,作用力和反作用力可能都做负功,D,作用力和反作用力做的功一定大小相等,都做负功。如：两个条形磁铁同名磁极相对互相靠近过程中，,一对磁力均做负功等。,C,1.,如图,所示，一根不计质,量的轻绳通过定滑轮分别与M和m,连接，置于光滑水平地面上，木板质量为M，,长度为L,，小木块质量为m，小木块与木板间的动摩擦因数为.,开始时木块静止在木板左端，现用水平向右的拉力,F将m拉至木板右端,，拉力F至少做的功为,（）,A,mgL,B,2mgL,C.mgL,/2,D,(Mm)gL,练 习,2.,如图所示，摆球质量为m，悬线的长为,L,，把悬线拉到水平位置后放手设在摆球运动过程中空气阻力,f的大小不变,，求摆球从A运动到竖直位置B时，重力mg、绳的拉力T、空气阻力f各做了多少功？,3.,如图所示，足够长的水平传送带以2m/s的速度匀速运行，将一质量为2kg的工件轻轻放在传送带上，工件与传送带之间的动摩擦因数0.2，则工件在5s内的位移是多少？摩擦力对物体做的功是多少？,4.,如图所示，重物P放在粗糙的水平板OM上，当水平板绕O端缓慢抬高，在重物P没有滑动之前，下列说法中正确的是,A,.,P受到的支持力不做功,B,.,P受到的支持力做正功,C,.,P受到的摩擦力做负功,D,.,P受到的摩擦力做正功,曲线运动做功正负的判断,N,mg,f,5.,质量为2kg的物体置于水平面上，在运动方向上受到水平拉力F的作用，沿水平方向做匀变速运动，拉力F作用2s后撤去，物体运动的速度图象如图所示，则下列说法正确的是（取g=10m/s,2,）（）,A.拉力F做功250J,B.拉力F做功350J,C.物体克服摩擦力做功100J,D.物体克服摩擦力做功175J,再见！,