4.1功 课件 物理教科版必修2 （25张PPT）

(共25张PPT)
第四章 机械能和能源
4.1 功
举起杠铃
【活动一】做功与能量的变化
弯
弓
射
箭
列
车
启
动
问题1：能量的转化通过什么实现？能量的变化用什么来量度？两者之间有什么联系？
能量变化
力
如果物体在某个力的作用下能量发生了变化，这个力一定对物体做了功。
功是能量转化的量度
列车在机车牵引力作用下 动能增加了
杠铃在运动员的推力作用下重力势能增加了
弓弦在猎手的拉力作用下弹性势能增加了
【活动一】做功与能量的变化
小球在桌面上滚动时，重力和桌面对小球的支持力对小球做功吗？
力对物体做功的因素是什么？
议一议
问题2：做功的两个必要因素？
没有做功（劳而无功）
人用力推打石头而没推动
x＝0
F≠0
分 析
没有做功（不劳无功）
分 析
x ≠ 0
F = 0
冰壶在平滑（平而光滑）的冰面上滑行
没有做功（垂直无功）
提箱子在水平路上走
分 析
F≠ 0
x≠ 0
力的方向与运动方向垂直
x
x
F
F
起重机吊起货物
拉力对货物做了功
2.做功的两个必要因素：
（1）作用在物体上的力.
（2）物体在这个力的方向上发生一段位移.
这两个要素是严格的，缺一不可 ！
如何求一个恒力做了多少功呢？
【活动二】功的计算
【情景】如图，一个箱子在水平恒定推力F作用下沿水平面运动了距离L。
问题3：结合初中所学功的知识，计算箱子受到的推力、重力、支持力对箱子各做了多少功？
问题4：如图所示，如果将水平恒定推力改成斜向
上与水平面成 角的拉力，又该如何计算拉力对
箱子做的功呢？
F
结论：
l
F
F⊥
F∥
F
其中 为力的方向与位移的方向之间的夹角
方案1：分解力
结论：
F
l
l⊥
l ∥
F
其中 为力的方向与位移的方向之间的夹角
方案2：分解位移
问题5：归纳功的计算公式及分析应用时注意点？
（1）力对物体做的功，等于力的“大小” ，位移的“大小” 、“力与位移夹角余弦” 这三者的乘积。
（2）单位：焦耳，符号——J。
（5）功是“标量” （没有方向）。
（4）功是“过程量”（是力对位移积累的过程）。
（3）公式适用条件：一般只适用于计算“恒力” 做功。
【活动二】功的计算
【例题1】如图，物体在力F的作用下在水平面上发生了一段位移L，分别计算这三种情形下力F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。θ的大小如图所示。
解题规范提醒：去伪存真。
【活动三】功的正负
问题6：用公式 计算功，结果肯定会出现负值，负功有没有意义
【讨论——如何判断力对物体做正功还是做负功】
【特别提醒】
某力对物体“做多少负功”
也可以说成：物体“克服” 这个力做多少“正功” (取绝对值)。
③当 时，力对物体不做功。
②当 时，力对物体做负功。
①当 时，力对物体做正功。
解题规范提醒：看清楚题目是否问“克服某个力做功”。
对功的“正负” 的理解：
（1）不表示功的方向。
功是标量，没有方向。
（2）不表示功的大小。
某力在某过程中对物体做正功，表示该力是动力。
某力在某过程中对物体做负功，表示该力是阻力。
（4）功的正、负反映了能量转化的方向。
正功
通过该力做功 将其它形式的能转化为动能。
负功
通过该力做功 将动能转化为其它形式的能。
（3）功的正、负反映了做功的力的作用效果。
【例题2】用起重机把重为2×104N的货物匀速提升5m，钢绳的拉力做功 J，重力做功 J，钢绳克服重力做功 J。
【例题3】一个人从4m深的水井中匀速提取50N的水桶至地面，又提着水桶在水平道路上行走12m，再匀速走下4m深的地下室，则此人提水桶的力所做的功为 。
【活动三】功的正负
1×105
-1×105
1×105
0
你如何得出整个过程中拉力做的功？
功是标量，一个力在不同过程做的功可直接相加“求代数和” 。
1.分别求出每个力所做的功，然后求出所有功的代数和.
即：W总=W1+W2+……+Wn
2.先求出物体所受的合力，然后再求出合力的功.
即：W总=F合xcosα
【活动四】合力的功（总功）
功的累积性
提醒：方法2仅适用于几个力同时作用于物体的情况，因为只有当这几个力同时作用于物体上时，才能求出它们的合力；方法1则不管几个力同时作用，还是作用时间有先后均适用．
例题4：质量为m=3kg的物体放在水平面上，在与水平方向成370角的拉力F=20N作用下匀加速运动，通过位移 S=2m的过程中，物体所受摩擦力大小为6N。(cos370=0.8)求：
WG=0J
WN=0J
Wf =-f S=-12J
W总=WG+WN +Wf +WF=20J
（1）重力对物体做的功
（2）支持力对物体做的功
（3）摩擦力对物体做的功
（4）拉力对物体做的功
（5）合力对物体做的功
W总=F合S=20J
方法一
方法二
WF=FScos370=32J
W总=20J
F
N
G
f
α
【活动四】合力的功
【活动五】变力的功
问题7：恒力做功可以利用公式计算，那么怎样处理变力做功的问题
【微元法】
【例题5】如图所示，一物体在力F的作用下，沿半径为R的圆周绕行一周，若力F的大小保持不变，方向始终沿圆周的切线方向，则力F做了多少功
将物理过程分割成许多个微小的单元，从而达到“化曲为直、化变为恒”的效果，方便分析求解。
将圆周分成很多小段，每一小段小到能将弧线视作直线，力F视作恒力，则在某一微元上，力F所做的功可表示为： ， ，·······
因为：
所以：
化曲为直
化变为恒
【图像法】
问题8：如图所示，物块在F=10N水平恒定推力作用下运动了L=10m，力F对物块做的功除了利用公式计算，还有其他方法吗
类比v—t图像的“面积” 可以计算变加速运动的位移。
面积大小表示力F做的功大小（体现了力对位移的累积思想）。
【思考题】如图（a），一质量为m=1kg的滑块（可视为质点）以初速度v0沿水平方向从A滑到B，已知滑块与水平面间的动摩擦因数μ和滑块到A点的距离x的关系如图（b），求摩擦力做的功。
计算面积
（a）
（b）
1.如果物体在某个力的作用下能量发生了变化，这个力一定对物体做了功。功是能量转化的量度
2.做功的两个必要因素：
（1）作用在物体上的力.
（2）物体在这个力的方向上发生一段位移.
3.对公式的理解
W总=W1+W2+……+Wn
作业：练习册
谢 谢