1.如图所示, 用同样的力F拉同一物体, 在甲(光滑水平面)、乙(粗糙水平面)、丙(光滑斜面)、丁(粗糙斜面)上通过同样的距离,则拉力F的做功情况是( )
A.甲中做功最少 B.丁中做功最多
C.做功一样多 D.无法比较
2.如图所示,木块A放在上表面粗糙的木块B的左上端,用恒力F将A拉至B的右端,第一次将B固定在地面上,F做的功为W1;第二次让B可以在光滑地面上自由滑动,F做的功为W2,比较两次做功,可能是?( )
(A)W1<W2? (B)W1=W2? (C)W1>W2? (D)无法比较?
3.如图所示,劈a放在光滑的水平面上,斜面光滑,把b物体放在斜面的顶端由静止开始滑下,则在下滑过程中,a对b的弹力对b做的功为W1,b对a的弹力对a做的功为W2,下列关系中正确的是( )
(A)W1=0,W2=0 (B)W1≠0,W2=0
(C)W1=0,W2≠0 (D)W1≠0,W2≠0
4.如图所示,B物体在拉力F的作用下向左运动,在运动的过程中,A、B间有相互作用的摩擦力,则摩擦力做功的情况是( ).
(A)A、B都克服摩擦力做功
(B)摩擦力对A不做功,B克服摩擦力做功
(C)摩擦力对A做功,B克服摩擦力做功
(D)摩擦力对A、B都不做功
5. 如图所示,水平传送带正以v=2m/s的速度运行,两端的距离为l=10m.把一质量为m=1kg的物体轻轻放到传送带上,物体在传送带的带动下向右运动.如物体与传送带间的动摩擦因数μ=0.1,则把这个物体从传送带左端传送到右端的过程中,摩擦力对其做了多少功?摩擦力对皮带做功为多少?
第一节 功
三维目标:
[知识与技能]
1. 理解功的概念,知道功的两个要素。
2. 知道功的公式W=Fscosθ,会用这个公式计算恒力做的功。
3. 理解正功和负功的概念,知道在什么情况下力做正功或负功。
4. 知道什么是几个力对物体所做的总功,知道几个力对物体所做的总功等于这几个力的合力对物体所做的功,也等于各个力分别对物体做功的代数和。
5.了解求变力的功的一般思维方向。
6.理解功和能的关系。
[过程与方法]
1. 能从现实生活中发现与功有关的问题.
2. 体会科学研究方法对人类认识自然的重要作用.
3. 能运用功的概念解决一些与生产和生活相关的实际问题.
[情感态度与价值观]
有参与科技活动的热情,有将功的知识应用于生活和生产实际的意识,勇于探究与日常生活有关的物理学问题。
[教学重点]
1. 功的概念和功的计算。
2、正、负功的判断。
[教学难点]
功的概念,正、负功的判断,功的计算。
教学内容:
功是物理学中一个抽象而又重要的概念,是以后学习“能”的基础。
一、功的概念:
一个物体受到力的作用,且 ,这个力就对物体做了功。
做功的两个不可缺少的因素: 。
【例一】关于力对物体做功的情况,下列说法中正确的是( )
A.人提着箱子站在地面不动,手的拉力对箱子没有做功
B.人把箱子从二楼提到三楼,手的拉力对箱子没有做功
C.汽车在水平公路上匀速行驶,汽车所受重力对汽车没有做功
D.过山车向下运动过程中,车上乘客所受重力对乘客没有做功
二、功的计算:
1、力和位移方向一致的情况:
① W=FS
【例二】在平地上,用50 N的水平推力推动一小车,前进了10 m,推力对车子做了多少功?
2、力和位移有夹角(α)的情况:
② W=FScosα
若α=0,则cosα=1,②式就化成①式,因此②式是计算功的一般公式。
公式表明:力F对物体做的功只与F、S和a三者有关,与物体的运动状态等因素无关。
【例题三】木箱在如图所示力的作用下匀速运动,求:拉力对木箱做的功。
应用公式注意:
A.式中的F一定是恒力(大小、方向都不变),即此式是求恒力做功的公式。若是变力,中学阶段一般不用此式求功。
B.式中的位移S一般是相对地面而言的。在物体可以看作质点时,S是物体的位移;当物体不可以看作质点或力的作用点与物体有相对运动时,S是力的作用点的位移.Scosa即为在力的方向上发生的位移。
C.力所做的功,只和有力作用的那一段位移有关,若力取消后物体仍在运动,则力对物体所做功与力取消后物体发生的位移无关(即力F与位移S具有同时性)。
三、正功和负功
1.对公式w=FScosa讨论得知:
①当o≤a<π/2时,cosa>0,w>o,表示力对物体做正功。
②当a=π/2时,cosa=0,w=0,表示力对物体不做功(力与位移方向垂直)。
③当π/2<a≤π时,cosa<0,w<0,表示为对物体做负功。
可见,一个力作用于物体,可以对物体做正功,做负功,也可能不做功。
2.正功、负功的物理意义
①功是标量,只有大小,没有方向,功的正负既不表示功有方向,也不表示功的数量的大小。既不能说“正功和负功方向相反”,也不能说“正功大于负功”。正功和负功只表示两种相反的做功效果。
②功是标量,但有正、负之分;几个力的合力对这个物体所做的功等于几个力对一个物体做功的代数和
【例题四】木箱在如图所示力的作用下匀速运动,求:合外力对木箱做的功。
③力对物体做正功,说明物体在发生该段位移的过程中,该力是动力,使物体的能量增加。力对物体做负功,说明物体在发生该段位移的过程中,该力是阻力,使物体的能量减少。
④一个力对物体做负功,往往说成物体克服这个力做功(取绝对值),这两种说法在意义上是等同的。
⑤功是过程量,反映力对位移的累积效果。
四、变力做功
在F-S图像中,图线与坐标轴所围面积在数值上等于力所做的功
【例题五】一滑块在水平地面上沿直线滑行,t=0时其速度为1 m/s。从此刻开始滑块运动方向上再施加一水平面作用F,力F和滑块的速度v随时间的变化规律分别如图a和图b所示。设在第1秒内、第2秒内、第3秒内力F对滑块做的功分别为则以下关系正确的是 ( )
A. B. C. D.
课件20张PPT。第一节 功
一.功的概念一个物体如果受到力的作用,并在力的方向发生一段位移,物理学中就说此力对物体做了功。1.功的定义:2.做功的要素:3.功是一个过程量力和在力的方向上发生的位移。反映了力在物体运动过程中对空间位移的的一种积累效果。【例一】关于力对物体做功的情况,下列说法中正确的是( )
??? A.人提着箱子站在地面不动,手的拉力对 箱子没有做功
B.人把箱子从二楼提到三楼,手的拉力对箱子没有做功
C.汽车在水平公路上匀速行驶,汽车所受重力对汽车没有做功
D.过山车向下运动过程中,车上乘客所受重力对乘客没有做功ACW=F·s二.功的计算1、力和位移同方向的情况功的单位和物理意义。 牛(N) 米 (m)焦耳(J)即:1 J=1 N · m W = Fs意义:1 N的力使物体在力的方向上,通过1 m的距离时所做的功为1 J。单位:焦耳1、在平地上,用50 N的水平推力推动一小车,前进了10 m,推力对车子做了多少功?解:W= Fs =50 N×10 m=500 J 练一练W1=F1·sW2=0W=W1+W2=F·s·cosα2、力和位移方向不同的情况=Fcosα·sα指F、S之间的夹角。F1F2F1F2解:【例题二】木箱在如图所示力的作用下匀速运动,求:拉力对木箱做的功。B、一个力所做的功,只和有力作用的那一 段位移有关,与其他因素(如:物体受的其他力、物体的运动状态等)无关。 A、式中的F一定是恒力(大小、方向都不变),
即此式是求恒力做功的公式。W=F·s·cosα(W=F·s)公式注意事项:用力F推物体水平运动,先是以速度V1做匀速运动,
紧接着又以速度V2匀速运动,如果前后两过程的位移相
同,不计空气阻力,则( )
A.加速过程中拉力的功一定比匀速过程中拉力的功大
B.匀速过程中拉力的功比加速过程中拉力的功大
C.两过程中拉力的功一样大
D.上述三种情况都有可能CC、同一个客观的运动,相对于不同的参考系,位移不同的。因此,一般在中学物理中我们约定,计算功位移都以地面为参考系。FF【讨论与交流】正负功的判断方法1.看力F与位移s的夹角θ:①α<900,W=F·s·cosα>0,正功;②α=900,W=F·s·cosα=0,不作功;③α>900,W=F·s·cosα<0,负功。三、正功和负功2.看力F与物体运动速度v 的夹角θ:①α<900,W>0,正功;②α=900,W=0,不作功;③α>900,W<0,负功。3.看力与运动的关系:动力做正功;阻力做负功。 ⑵摩擦力对木箱做的功。
⑶ 支持力对木箱做的功。
⑷重力对木箱做的功。【例题二】木箱在如图所示力的作用下匀速运动,
求:=10N4. 正功、负功的物理意义①功是标量,但有正、负之分;几个力的合力对这个物体所做的功等于几个力对一个物体做功的代数和【例题三】木箱在如图所示力的作用下匀速运动,求:
⑴拉力对木箱做的功。
⑵摩擦力对木箱做的功。
⑶支持力对木箱做的功。
⑷重力对木箱做的功。
⑸合外力对木箱做的功。②功的正负不能表示做功的大小,只能表示做功的性质①功是标量,但有正、负之分;几个力的合力对这个物体所做的功等于几个力对一个物体做功的代数和4. 正功、负功的物理意义③一个力对物体做负功,往往说成物体克服这个力做
功(取绝对值),这两种说法在意义上是等同的。也可以说成是物体克服摩擦力做10J的功.例如:摩擦力对物体做了-10J 的功,四、变力做功在F-S图像中,图线与坐标轴所围面积在数值上等于力所做的功【例题四】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x,求这一过程中拉力对物体做了多少功. 解:图线与横轴构成的三角形面积
即为拉力做的功W=S= kx·x= kx2一、功的概念二、功的计算三、功的正负四、变力做功1、力和位移同方向的情况:W=F·s2、力和位移方向不同的情况:W=F·s·cosα总结1、如图所示,质量为m的物体静止在倾角为θ的斜面上,物体与斜面间的动摩擦因数为μ。现在使斜面体向右水平匀速移动距离L(物体与斜面体保持相对静止) ,则判断支持力对物体做正功还是负功?重力做功是多少? 巩固练习2、物体在两个相互垂直的力作用下运动,力F1对物体做功6J,物体克服力F2做功8J,则F1、F2的合力对物体做功为( )
A. 14J B. 10J C.2J D.—2JD判天地之美,析万物之理。——庄子
一、不定项选择题(每小题中至少有一个选项是正确的)
1. 用水平恒力F作用在质量为M的物体上,使之在光滑的水平面上沿力的方向移动距离s,恒力做功为W1,再用该恒力作用于质量为m(mA、W1>W2 B、W12. 下列有关功的说法正确的是 ( )
A、功有正负,是矢量 B、功有正负,是标量
C、功无正负,是标量 D、功有正负,但正负不表示方向,而表示大小
3. 有以下几个物理量,这几个物理量组合后一定可以反映功的大小的是( )
①力 ②位移 ③力方向上的位移 ④力和位移夹角的余弦值
A、①② B、①③ C、①③④ D、①②④
4. 关于1焦的功,下列说法正确的是 ( )
A、把质量为1千克的物体沿力F的方向移动1米,力F所做的功等于1焦
B、把质量为1千克的物体竖直匀速举高1米,举力所做的功等于1焦
C、把重为1牛的物体沿水平方向移动1米,水平推力所做的功为1焦
D、把重为1牛的物体竖直匀速举高1米,克服重力所做的功为1焦
5. 一个物体在相互垂直的两个力F1、F2的作用下运动,运动过程中F1对物体做功3J,F2对物体做功4J,则F1和F2的合力做功为 ( )
A、1J B、5J C、7J D、无法计算
6. 有一根轻绳拴了一个物体,如图1所示,若悬点O以加速度a向下做减速运动时,作用在物体上的各力做功情况是 ( )
A、重力做正功,拉力做负功,合外力做负功
B、重力做正功,拉力做负功,合外力做正功
C、重力做正功,拉力做正功,合外力做正功
D、重力做负功,拉力做负功,合外力做正功
7. 下列有关力做功的说法正确的是 ( )
A、静摩擦力可以做正功 B、滑动摩擦力一定做负功
C、一对静摩擦力做功一定为零 D、一对滑动摩擦力做功一定为零
8. 如图2所示,一物体分别沿aO、bO轨道由静止滑下至底端,物体与轨道间的动摩擦因数相同。物体克服摩擦力做功分别是W1和W2,则 ( )
A、W1 > W2 B、W1 = W2
C、W1 < W2 D、无法比较
班级: 姓名:
选择题答题区域:
1
2
3
4
5
6
7
8
二、填空题
9. 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,货物重力做功 J,货物克服重力做功 J。
10. 质量为0.5kg的物体从高处自由落下,在下落的前2s内重力对物体所做的功是
。(g=10m/s2)
11. 用力F拉一质量为m的物体,沿水平面匀速前进s米。已知力和水平方向夹角为α,方向斜向上,物体与地面间动摩擦因数为μ,则此力做的功为 。
12. 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 。
13. 以一定的初速度竖直上抛的小球,小球上升的最大高度为h,空气阻力的大小恒为f,则从抛出至回到出发点的过程中,空气阻力对小球做的功为 。
三、计算题
14. 一个质量m=2kg的物体,受到与水平方向成370角斜向上方的拉力F=10N,在水平地面上移动的距离s=2m,物体与地面间的滑动摩擦力f=4.2N,求外力对物体所做的总功。(sin370=0.6,cos370=0.8)
15. 质量2 kg的物体置于水平面上,在运动方向上受拉力F作用沿水平面做匀变速运动,物体运动的速度—时间图象如图3所示,若物体受摩擦力为10 N,求:
(1)拉力做的功;(2)物体克服摩擦力做的功。
参考答案:
一、不定项选择题
1
2
3
4
5
6
7
8
C
B
BD
D
C
A
A
B
二、
9. ,,
10. 100J; 11. 12. 0J; 13. -2fh
三、计算题
14. 解:如图,物体受重力、支持力、拉力及摩擦力的作用
15.解:
(1)由图像可知物体的的加速度:
由牛顿第二定律得:F-f=ma,代入数据得:F=6N
物体在5s内的位移(三角形的面积):
故W=Fs=150J
(2)克服摩擦力做功W=fs=250J(必须是正的)