8.1功 课件（共19张PPT）

(共19张PPT)
第1节 功
年 级：高一
学 科：物理（人教版）
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……
老朋友——功
在长期的科学实践中，人们发现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的现象。
飞流直下三千尺
疑是银河落九天
W=F h
F
h
起重机竖直提升重物时，重物运动的方向与力的方向一致，则力对物体做的功为力的大小与重物移动距离的乘积。
1. 功的定义：
如果一个物体受到力的作用，并且在这个力的方向上通过一段位移，我们就说这个力对物体做了功。
l
F
（1）作用在物体上的力；
（2）物体在力的方向上通过的位移。
2. 做功的两个条件：
W=F l
老朋友——功
1. 当力F和位移l同向时：
F
l
F
2. 当力F和位移l垂直时：
W=F·0
W=F l
F
l
F
老朋友——功
3. 当力F和位移l有一个任意夹角α时：
F
α
W =
l
l
F
F
α
F
α
F
α
F2
F1
WF1= F1· l
WF2= F2· 0
一、功（work）
3. 当力F和位移l有一个任意夹角α时：
（1）力是矢量，可以分解：
W = F l cosα
F cosα为在位移方向上的分力
l
F
F
α
F
α
一、功（work）
3. 当力F和位移l有一个任意夹角α时：
（2）位移是矢量，也可以分解：
F
l
l1
l2
α
l1= l cosα
l2= l sinα
W1= Fl 1= F l cos α
W2= 0
l cosα是在力的方向上发生的分位移
W = F l cosα
1. 定义式：W = F l cosα
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。
2. 国际单位：
焦耳（简称：焦，符号：J ）
3. 功是标量，没有方向；
一、功（work）
1 J = 1 N ×1 m = 1 N·m
4. 功是过程量，对应一段时间或位移是力对空间的积累效果；
计算功时一定要指明是哪个力在哪个过程对物体做的功。
5. 公式W = F l cosα只适用于计算恒力的功；l是物体的相对地面的位移，不是路程。
F
m
M
l
（1）物体在水平力F作用下沿光滑水平面加速运动 L ；
l
μ = 0
l
一、功（work）
练习：求三种不同情况下力F做的功W
（2）物体在水平力F作用下沿粗糙水平面匀速移动 L ；
（3）物体在沿斜面向上的力F作用下减速上滑 L ；
μ ≠ 0
l
结论：力做功只与F、L和α有关，与是否受其它力、物体运动状态等其他因素均无关。
方法：将力、位移矢量的箭尾平移到同一个作用点上。
l
F
l
F
l
F
二、寻找力与位移的夹角
W = F l cos30°
W = F l cos150°
W = F l cos150°
W > 0
W < 0
W < 0
功是标量，只有大小，没有方向。
但因为余弦值有正负，所以功有正负。
1. 但是正负不表示方向，也不表示大小。
例如：－8J > 5J
α cosα W 物理意义
α = π/2
0 ≤ α＜π/2
π/2 ＜α ≤ π
cosα=0
cosα＞0
cosα＜0
W = 0
W＞0
W＜0
表示力F对物体不做功
表示力F对物体做正功
表示力F对物体做负功
三、正功和负功
W = F l cosα
负功的物理意义：
正功的物理意义：
表示该力是动力；
表示该力是阻力。
注意：某力做多少负功，也可说成“物体克服该力做多少正功”（取绝对值）。
v
f=5N
F1
A
F2
B
动力
阻力
三、正功和负功
【例题】一个质量为150kg的雪橇，受到与水平方向成37°角斜向上方的拉力，大小为500N，在水平地面上移动的距离为5m。地面对雪橇的阻力为100N，cos 37°= 0.8。求各力对雪橇做的总功。
G
f
F
FN
37°
Fx = Fcos 37°
Wf = f l cos180°= - 500J
WF = Fx l = Fl cos 37°= 2000J
WFN =Wmg = 0
三、正功和负功
【例题】一个质量为150kg的雪橇，受到与水平方向成37°角斜向上方的拉力，大小为500N，在水平地面上移动的距离为5m。地面对雪橇的阻力为100N，cos 37°= 0.8。求各力对雪橇做的总功。
G
Ff
F
FN
37°
法一：
法二：
F合= Fx-f＝ 300N
W合＝WF+Wf + WN+Wmg＝1500J
W合＝ F合 l ＝300N×5m＝1500J
1. 分别求出每个力所做的功，然后求出所有功的代数和。即：
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 l cosα
四、求总功的两种方法
思考1：作用力和反作用力做功一定是大小相等，正负相反吗？如果不是，那他们的做功情况有哪些？
S
N
S
N
作用力和反作用力做功，其大小不一定相等，正负也不一定相反。
1. 分别求出每个力所做的功，然后求出所有功的代数和。即：
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 l cosα
四、求总功的两种方法
v0
v0
m
M
LM
Lm
M
v0
m
思考2：滑动摩擦力一定做负功吗？
滑动摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功。
1. 分别求出每个力所做的功，然后求出所有功的代数和。即：
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 l cosα
四、求总功的两种方法
F
A
B
如图，A和B相对静止，一起向右加速运动
静摩擦力对A做负功：W = - F L
静摩擦力对B做正功：W = F L
思考3：静摩擦力一定不做功吗？
静摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功。
但一对静摩擦力做功之和必定为零。
小结
五、练习与应用
1. 如图所示，表示物体在力F的作用下水平发生了一段位移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F和位移l的大小都是一样的：F=10N，l=2m。
W = F l cosα
甲：
= F l cos30°
= 10×2× cos30°= 10 J
W = F l cosα
乙：
= F l cos150°
= 10×2× cos150°= -10 J
W = F l cosα
丙：
= F l cos30°
= 10×2× cos30°= 10 J
解：
五、练习与应用
2. 用起重机把质量为kg的物体匀速地提高了5m，钢绳的拉力做了多少功？重力做了多少功？这些力做的总功是多少？
解：
G
F
♂
五、练习与应用
3. 一位质量为60kg的滑雪运动员从高为10m的斜坡自由下滑。如果运动员在下滑过程中受到的阻力为50N，斜坡的倾角为30°，运动员滑至坡底的过程中，所受的几个力做的功各是多少？这些力做的总功是多少？
FN
G
Ff
h
30°
解：
Ff =50N
1. 做功的条件
作用在物体上的力
物体在力的方向上移动的位移
2. 功的计算：
W = F l cosα
3. 功是标量，但有正负。正负只表示做功的力的效果，功的正负不表示方向，也不表示大小。
4. 总功等于各个力对物体所做功的代数和。
小结
六、总结