人教版（2019）物理必修第二册8.1.1功与功率 课件(共32张PPT)

(共32张PPT)
8.1.1功与功率
1.能推导功的公式W＝Flcos α.
2.理解正、负功的概念，会用功的公式进行计算.
3.会计算多个恒力的总功
学习重点：正、负功的概念，功的计算
学习难点：利用功的定义式解决有关问题
在初中我们已经学过功的初步知识，如果力的方向与物体的运动方向一致，怎样计算功？
l
F
W=Fl
运动方向一致:
思考：如果物体运动的方向与力的方向不一致,这时应当怎样计算功呢？
一、功和功的计算
1．功的定义
一个物体受到力的作用，并在力的方向上发生了一段位移，我们就说这个力对物体做了功．
2．做功的因素
(1)力；
(2)物体在力的方向上发生的位移．
3．功的计算
当力 F 的方向与运动方向成某一角度时，可以把力 F 分解为：沿位移方向和垂直位移方向上。
l
F
α
F1
分析：物体在 F2 的方向上没有发生位移，即：
F2
WF2=F2·0
则力F对物体所做的功W等于力F1做的功，而 F1 ＝ Fcosα，所以
l
F
α
F1
F2
W=WF1=F1·L=F Lcos α
4. 功的大小
力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小、力与位移夹角余弦这三者的乘积。
5.公式:W = F l cosα
W:力对物体所做的功 F:物体所受到的力
l
F
α
l:是物体所发生的位移
α:力F和位移l之间的夹角
6.单位
在国际单位制中， 功的单位是焦耳简称焦，符号是 J。
１J＝１Ｎ×１m=1N·m
7.功是标量
功是标量只有大小，没有方向，但功有正负之分。
8. 物理意义
描述物体的运动过程的物理量 ,是力在空间上的积累效果。
注意：
（1）求功时一定明确要求的是哪一个力在哪一段位移上做的功。
（2）适用于恒力做功l表示物体（质点）相对地面的位移。
（3）功的计算时，各量要求统一采用国际单位制。
例1.辨认力与位移夹角与图中α角的关系
F
乙
l
α
α
F
丙
甲
丁
F
α
l
F
l
l
α
甲：α
乙：π- α
丙：α
丁： π- α
变式训练：判断下面力与位移夹角为多少度？
F
L
甲
30°
F
L
乙
30°
L
F
丙
30°
α=150°
α=30°
α=150°
技法点拨：
将力、位移矢量的箭尾移到同一个作用点上，然后再判断力与位移夹角。
思考：由w＝F L cosα你能说出力与位移成不同的角度时，力的做功的情况吗？
二、正功和负功
1.当 α＝ 时，cos α＝0， W ＝ 0。力 F 的方向与位移 L 的方向垂直时，力 F 不做功。
l
F
如图物体在水平桌面上运动，重力 G 和支持力 FN 都与位移方向垂直，这两个力都不做功。
G
F
FN
v
2、0 ≤ α < 时，cos α > 0， W > 0。这表示力 F对物体做正功。
α
正功的意义是：力对物体做正功，表明说明在物体发生该段位移的过程中，该力是动力。
F
l
人用力拉车前进时，人的拉力F对车做正功。拉力F是动力
F
v
α
3. < α≤ π 时，cos α < 0 ， w < 0。表示力的方向与位移的方向夹角是钝角时，力对物体做负功
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。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）。
α
F
l
F
v
要使运动的小车减速，人向后拉车的力 F 对车做负功。说明在物体发生该段位移的过程中，该力是阻力。
我们学习了一个力对物体所做的功的求解方法，而物体所受的力往往不止一个如图所示：
F
F阻
FN
370
G
v0
那么如何求解这几个力对物体所做的功呢？
方法1:由W＝Flcos α计算各个力对物体做的功W1、W2、…、Wn，然后将各个外力所做的功求代数和。
方法2:先由力的合成与分解法或根据牛顿第二定律求出合力F合，根据功的公式W= F合lcosα求总功。
即：W合＝ W1 ＋ W2 ＋ W3 ＋…… ＋ Wn
例1. 一个质量为 150 kg 的雪橇，受到与水平方向成 37°角斜向上方的拉力，大小为500 N，在水平地面上移动的距离为 5 m。地面对雪橇的阻力为 100 N， cos 37°＝ 0.8。求各力对雪橇做的总功。
37°
5m
v
F
分析 雪橇的运动方向及有关受力情况如图所示。
Fy
F阻
37°
5m
v
FN
Fx
G
F
解: 拉力在水平方向的分力为Fx ＝Fcos 37°，它所做的功为
W1 ＝ FxL＝ FLcos 37°＝ 500×5×0.8 J ＝ 2 000 J
阻力与运动方向相反，两者夹角为 180°，它所做的功为
W2 ＝ F阻 Lcos 180°＝－ 100×5 J ＝－ 500 J
力对物体所做的总功为二者的代数和，即
W＝ W1 ＋ W2 ＝ 2 000 J － 500 J ＝ 1 500 J
力对雪橇所做的总功是 1 500 J。
变式训练：
如图所示，质量为m＝2 kg的物体静止在水平地面上，受到与水平面成θ＝37°，大小F＝10 N的拉力作用，物体移动了l＝2 m，物体与地面间的动摩擦因数μ＝0.3，g取10 m/s2。求：
(1)拉力F所做的功W1；
(2)摩擦力Ff所做的功W2；
(3)重力G所做的功W3。
答案：(1)16 J　(2)－8.4 J　(3)0
37°
θ
技法点拨：
计算某个力的功应注意以下几点：
(1)确定该力；
(2)确定物体的位移；
(3)确定位移与力的夹角余弦。
功
功定义
正功、负功
功的公式： W = F l cosα
α＝ 时，W ＝ 0。
< α≤ π 时，w < 0。
0 ≤ α < 时，W > 0。
1.关于功的概念,以下说法正确的是 (　　)
A. 力是矢量,位移是矢量,所以功也是矢量
B. 功有正、负之分,所以功可能有方向性
C. 若某一个力对物体不做功,说明该物体一定没有位移
D. 一个力对物体做的功等于这个力的大小、物体位移的大小及力和位移间夹角的余弦三者的乘积
D
2下列说法中不正确的是(　　)
A. 功是矢量,正负表示其方向
B. 功是标量,正负表示外力对物体做功还是物体克服外力做功
C. 力对物体做正功还是做负功取决于力和位移的方向关系
D. 力对物体做的功总是在某过程中完成的,所以功是一个过程量
A
3.如图所示，小朋友在弹性较好的蹦床上跳跃翻腾，尽情玩耍，在小朋友接触床面向下运动的过程中，床面对小朋友的弹力做功情况是(　　)
A．先做负功，再做正功
B．先做正功，再做负功
C．一直做正功
D．一直做负功
D
4. (多选)关于摩擦力做功的下列说法不正确的是（　 　）
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．系统内两物体间的相互作用的一对摩擦力做功的总和恒等于0
ABCD
5. (多选)下列说法正确的是(　 　)
A．－10 J的功大于＋5 J的功
B．功是标量，正、负表示外力对物体做功还是物体克服外力做功
C．一个力对物体做负功，则说明这个力一定阻碍物体的运动
D．功是矢量，正、负表示方向
ABC
再见