8.1（第一课时）功与功率(共24张PPT)

(共24张PPT)
第08章机械能守恒定律
任何人类活动都离不开能量。例如，现代化的生活离不开电厂供应的电能，许多现代交通离不开燃料燃烧释放的化学能，核电站能够利用原子核裂变时释放的核能，人类生活需要摄入食物中的化学能，植物的生长依赖太阳能……
不同形式的能量可以互相转化，并且能量的转化与功的概念紧密相连。如果在一个过程中存在做功的现象，就必然存在能量变化，功的计算能够为能量的定量表达及能量的变化提供分析的基础。
问题：人推箱子，箱子没动，人对箱子做功吗？
不做功，因为没有位移
问题：叉车在水平方向上匀速前进时，叉车对木箱做功吗？
不做功，因为力与位移垂直。
问题：那怎样才能做功呢？
01.功与功率
问题：初中对功是怎么定义的？
如果一个力作用在物体上，物体在这个力的方向上移动了一段距离，物理学里就说这个力做了功。
力与位移在一直线上如何求功
W=Fx。
那力与位移不在一直线如何求功
方法一：
把力F分解分解成平行于位移的分力F1与垂直于位移的分力F2，F2与位移垂直不做功，F1做的功为F1l，故功的表达式为W=Flcosα
方法二：
把位移l分解成平行于力F的分位移l1
和垂直于力F的分位移l2，l2与力F
垂直不做功，F做
的功为Fl1，故功的
表达式为W=Flcosα
l1
l2
一.功
1.定义：物体受到力的作用，并且在力的方向上发生一段位移，这个力就对物体做了功
2.条件：①受到力的作用②力的方向上发生位移
3.表达式：W=Flcosα(只适用于恒力做功)
上式表明：力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小、力与位移夹角的余弦这三者的乘积。
4.单位：焦耳，简称焦，符号是J。
1J等于1N的力使物体在力的方向上发生1m位移的过程中所做的功，所以：1J=1N·m
5.物理意义：功是能转化的量度
6.功是过程量：讲功的必须明确哪个力对哪个物体在哪个过程做的功
7.功是标量：有正负，有大小，但没有方向
一.功
注意：
①某个力的功只与F、l、α三者有关，与物体是否受其它力、其它力是否做功和运动形式（匀速或变速）无关，即力对物体做功具有独立性。
上题中光滑或粗糙，匀速或变速，力F做的功都是一样的。
一.功
求图中物体在F的作用下沿水平面移动x位移力F所做的功。
注意：
②在功的表达式里l是力的作用点的对地位移
一.功
求图中物体在F的作用下沿水平面移动x位移力F所做的功。
注意：
②在功的表达式里l是力的作用点的对地位移
二.功的正负
1.当α=π/2时，cosα=0，W=0，不做功
说明物体与外界没有能量交换
2.当0≤α<π/2时，cosα>0，W>0，做正功
说明外界把能量传递给物体
3.当π/2<α≤π时，cosα<0，W<0，做负功
说明物体把能量传递给外界
注意：①功在比较大小时只看绝对值，-5J比3J功多，代表能量转化多。
二.功的正负
注意：②做负功时往往也说物体克服该力做功
例如：质量为2kg的物体竖直向上运动了5m，重力做了多少功？
解：W=mg×h×cos1800=-100J
答：重力做了100J负功，也可以说物体克服重力做了100J的功
求下图几种情况力F所做的功。
三.求合功(总功)
1.功是标量，先求每个力的功，然后再代数和。
W合=W1+ W2+ W3+……
2.先求合力，再求合功
W合=F合lcosα
N
G
f
x
例2.如图所示，一个质量为m木块，放在倾角为α的斜面上，当斜面与木块保持相对静止，沿水平方向向左匀速移动距离L的过程中，作用在木块上的各个力分别做功多少？合力做功又是多少？
解：受力分析如图
支持力做的功
WN=NLcos(900-α)=mgLsinαcosα
静摩擦力做的功
Wf=fLcos(1800-α)=-mgLsinαcosα
重力做的功
WG=mgLcos900=0
合力做的功
W合=WN＋Wf＋WG=0
N
G
f
L
四.求变力做功
W=Flcosα只适用于恒力做功，变力做功又怎么求
1.大小不变方向变
用大小不变的水平拉力拉着物块沿半径
为R的水平圆轨道运动一周，如图
所示，已知该力始终沿切线方向，
求此过程中力F做的功。
微元法：把圆周分成很多小段，每
一段都可看成直线，F可以当成恒力，
累积一圈：
W=F△l1+F△l2 l1+F△l3+……=F×2πR=2πRF
总结：W=Fs路程
F
F
F
R
人的心脏每跳动一次大约输送80ml血液，正常人的血压（可看作输送血液的压强）的平均值为1.5×104Pa，则心脏每次跳动做多少功？
四.求变力做功
W=Flcosα只适用于恒力做功，变力做功又怎么求
2.方向不变大小变
如图所示，地面上有一根长为L质量为m的铁链条，质量均匀分布，不计粗细，现用手抓着铁链条的一端缓慢往上提，直到另一端也即将离地时，拉力做了多少功？
方法一：由于拉力是均匀变化的，用平均作用力求功，故：
方法二：画FL图像，面积代表功
四.求变力做功
W=Flcosα只适用于恒力做功，变力做功又怎么求
3.大小方向都变化
一质量为m的小物块从粗糙的1/4圆弧A点静止释放，到达B点时速度为v，如图所示，求该过程中摩擦力所做的功是多少？
利用动能定理
四.求变力做功
W=Flcosα只适用于恒力做功，变力做功又怎么求
4.转换法
如图，人用恒力F通过光滑的定滑轮把静止在水平面上的物体（可视为质点）从位置A拉到位置B。已知物体质量为m，定滑轮离水平地面高度为h，物体在水平位置A、B时，绳与水平方向的夹角分别为α、β。绳重及一切摩擦不计，求绳的拉力对物体做的功。
化变力为恒力
五.关于摩擦力做功
小明坐大统华的电梯匀速上升摩擦力做什么功？匀速下降呢？转盘上的物体随转盘一起做匀速圆周运动，摩擦力做什么功？
1.摩擦力可以做正功，负功，不做功
如图所示：两物块叠放在一起在F的作用下相对静止从A运动到B，他们之间的两个摩擦力分别做了多少功？代数和为多少？（分匀速，加速，减速讨论）若F作用在M上呢？
2.一对静摩擦力做的功代数和一定为零
五.关于一对摩擦力做功
如图所示：两物块叠放在一起在F的作用下运动，M的位移是x，m在M上相对滑动了s，他们之间的两个滑动摩擦力分别做了多少功？代数和为多少？
3.一对滑动摩擦力做的功代数和一定是负的，且：
Wf=-fs相，其中：Q= fs相
在该过程中，摩擦力做了负功，机械能转换成内能，摩擦生热实际上是滑动摩擦力才能生热。
f
f’
例3.如图所示水平地面上有三个底面相同、倾角分别为300、450、600的固定斜面，三个斜面与物体间的动摩擦因数相同，同一物体沿三个斜面从顶端开始由静止下滑到底部的过程中，克服摩擦力做功最多的斜面是(　　)
A.倾角为30°的斜面
B.倾角为45°的斜面
C.倾角为60°的斜面
D.一样多
注意：物体在斜面上滑动时摩擦力做功等价于物体在同样粗糙的水平面上滑动相同水平位移摩擦力做的功。
D
x
)θ
六.关于一对作用力反作用力做功
作用力与反作用力存在时：
可以都不做功（物体沿水平方向运动时的压力与支持力）
可以都做正功（磁体，电荷间受到引力靠近，或者受到斥力远离）
可以都做负功（磁体，电荷间受到引力但由于惯性在远离，或者受到斥力但由于惯性在靠近）
可以一正一负（一对滑动摩擦力问题）
可以一做功一不做功（一个有位移一个没有位移）
作用力与反作用力做功可以相等，或者不相等，或者等值异号……
例4.以下说法正确的是（ ）
A.摩擦力可以对物体做正功
B.摩擦力可使物体速度发生变化，但对物体不做功
C.作用力与反作用力做功一定相等
D.一对平衡力做功之和为零
ABD