高一下期物理人教版（2019）必修第二册 8.1 功与功率 第3课时 功的计算(共17张PPT)

(共17张PPT)
8.1 功和功率
第三课时 功的计算
第八章 机械能守恒定律
1、功的概念：一个物体受到力的作用，如果物体在力的方向上发生一段位移，就说这个力对物体做了功。
（1）作用在物体上的力
（2）物体在力的方向上发生的位移
2、做功的两个不可缺少的因素（缺一不可）
巩固复习 回忆做功
0
3. 公式：
W=Flcosα
4. 单位：焦耳（J）　１Ｊ＝１Ｎ×１m=1N·m
5. 物理意义：功是能量转化的量度(过程量)
6. 功是标量，只有大小没有方向、但有正负。
跳跳杆将人弹起的过程中，弹簧弹力在不断变化，如何求解此过程中弹簧对人做的功？
原长位置
弹簧将人弹起过程中，弹力与位移成线性关系，可以用弹力的平均值乘以位移来计算功：
注意：只有当 F 和 x 成线性关系时，力的平均值才是算术平均值。
1、平均力法
变力做功
1
F-x 图像和坐标轴围成的面积表示该力的做功。
原长位置
拓展
2、图像法
变力做功
1
例1 如图所示，轻弹簧一端与竖直墙壁连接，另一端与一质量为m的木块连接，放在光滑的水平面上，弹簧的劲度系数为k，弹簧处于自然状态，用水平力缓慢拉物体，使物体前进距离S，求这一过程中拉力对物体做了多少功？
变力做功
1
请用图像法试试
3、微元法（无限分割法）
当力的大小不变,力的方向时刻与速度同向(或反向)时,把物体的运动过程分为很多小段,这样每一小段可以看成直线,先求力在每一小段上的功，再求和即可。过程无限分小后， 可认为每小段是恒力做功。
（1）适用对象：力的大小不变，方向变化且始终与运动方向相同或相反。
（2）在曲线运动或往复运动中，滑动摩擦力、空气阻力等变力的功是力对路程的积累。
变力做功
1
例2 用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，已知物块与轨道间的动摩擦因数为μ，物块质量为m，求此过程中摩擦力做的功。
Wf = – fΔs1+ （– fΔs2 ）+（– fΔs3 ）+（– fΔs4 ）+（– fΔs5）+……
= – f（ Δs1+Δs2+Δs3+Δs4 +Δs5+…… ）
= – μmg2πR
解：摩擦力的方向时刻在变，是变力做功的问题，不能直接由功的公式计算，采用微元法解，将圆分成很多很多小段，在这些小段中，力可以看作恒力，于是：
变力做功
1
A. 0 B. 63J
C. 10 J D. 20 J
例3 某个力F=10 N作用于半径为R=1m的转盘边缘上，力F的大小保持不变，但方向始终与作用点的切线方向保持一致，则转动一周的过程中的这个力F所做的功应为（ ）
变力做功
1
√
4、变力转换恒力法（简称为“转换法”或“等效法”）
（1）分段转换法：力在全程是变力，但在每一个阶段是恒力，这样就可以先计算每个阶段的功，再利用求和的方法计算整个过程中变力做的功．
（2）等效替换法：若某一变力的功和某 一恒力的功相等,则可以用求得的恒力的功来作为变力的功．
变力做功
1
5、功率法
若变力做功的功率恒定和做功时间是已知的，则可以用W=Pt来求变力的功
例4 恒力F通过滑轮将物体从A拉到B的过程中，绳子拉力是变力？那又如何求解绳子拉力做功呢？
由于轻绳并不会存储能量，所以恒力F 做功应该等于绳子对物体做的功：
A
B
h
F
α
β
变力做功
1
例5 以一定的初速度竖直向上抛出一个小球，小球上升的最大高度为h，空气阻力的大小恒为Ff，则从抛出点至落回到原出发点的过程中，空气阻力对小球做的功为(　　)
A．0 B．－Ffh
C．－2Ffh D．－4Ffh
变力做功
1
√
摩擦力做功
2
木箱所受的摩擦力对木箱做正功
a
G
N
f
1、静摩擦力做功：
v
F
A
B
相对静止一起向右做匀加速运动移动S
A
a
B
f2
f1
F
W1= -f1 S
W2= f 2 S
W1 + W2= 0
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 相互摩擦的系统内，一对静摩擦力所做功的代数和总为零。
一对静摩擦力作功之和必定为零
摩擦力做功
2
一对相互作用的滑动摩擦力做功的总和是正值还是负值？
相互作用的一对滑动摩擦力中至少有一个做负功，且两力做功的总和一定为负值.
2、滑动摩擦力做功：
摩擦力做功
2
例6 如图所示，一子弹以水平速度射入放置在光滑水平面上原来静止的木块，并留在木块当中，在此过程中子弹钻入木块的深度为d，木块的位移为l，木块与子弹间的摩擦力大小为F，则
A.F对木块做功为Fl
B.F对木块做功为F(l＋d)
C.F对子弹做功为－Fd
D.F对子弹做功为－F(l＋d)
√
√
摩擦力做功
2
作用力与反作用力做功
3
N
N
S
S
A
B
V
V
N
N
S
S
A
B
V
V
3.作用力与反作用力等大反向，但是W=Flcosα，故作用力与反作用力做功不一定相等、也不一定一正一负．
2.作用力与反作用力可同时做正功或同时做负功。（例如磁铁间或者两车相撞时）
1、作用力做功时，反作用力可能做功，也可能不做功，可能做正功，也可能做负功。反之亦然。
作用力和反作用力做功的特点
作用力与反作用力做功
3