粤教版物理必修2同步教学课件：4.1 功

课件23张PPT。第一节　功目标导航预习导引目标导航预习导引二一一、功的概念
1.定义
在物理学中,如果物体受到力的作用,并使物体在力的方向上发生一段位移,就说这个力对物体做了机械功,简称功.
2.做功的两个因素:力和在力的方向上发生的位移是做功的两个不可缺少的因素.
预习交流1
甲、乙、丙三位同学分别提着同样一桶水.甲静止不动;乙在水平面上匀速行走;丙提水上楼.三位同学对水桶的拉力都做功了吗?
答案:只有丙同学对桶的拉力做功.若物体只受力但没有沿力的方向发生位移,则该力对物体不做功.目标导航二一预习导引二、功的计算
1.功的一般计算式是W=Fscos α,适用条件是F是恒力.功是标量,只有大小,没有方向.在国际单位制中,功的?
单位是焦耳,符号是 J,其单位的物理意义是1 N的力使物体沿着力的方向发生1 m的位移时该力所做的功为1 J.?
2.根据功的计算公式W=Fscos α可得下列几种情况:目标导航二一预习导引3.当物体在几个力的共同作用下发生一段位移时,这几个力对物体所做的总功,等于各个力分别对物体所做功的代数和,也等于这几个力的合力对这个物体所做的功,即W总=F合scos α.?目标导航二一预习导引预习交流2
质量为m=2 kg的物体在水平地面上,受到与水平面成θ=37°、大小F1=10 N的拉力作用,移动的距离为s=2 m.已知物体与地面的动摩擦因数μ=0.3,g取10 m/s2.求:
(1)拉力F1对物体所做的功;
(2)摩擦力F2对物体所做的功;
(3)重力G对物体所做的功;
(4)弹力F3对物体所做的功;
(5)求合力的功.
答案:(1)16 J　(2)-8.4 J　(3)0　(4)0　(5)7.6 J
解析:由物体受力分析图可知
F3=G-F1sin θ=(20-10×0.6) N=14 N,F2=μF3=0.3×14 N=4.2 N.
故W1=F1scos θ=10×2×0.8 J=16 J,W2=F2scos 180°=-4.2×2 J=-8.4 J,
WG=W3=0,W=W1+W2+WG+W3=7.6 J.迁移应用典题例解一二知识精要一、对功的理解
1.功是过程量
描述了力的作用效果在空间上的累积,它总与一个具体过程相联系.
2.对公式W=Fscos α的理解
F表示力的大小;s表示力的作用点的位移大小;α表示力和位移方向间的夹角.
(1)公式只适用于恒力做功的计算.
(2)公式中s一般是选取地面为参考系时物体的位移.迁移应用典题例解一二知识精要3.正功与负功
(1)功是标量:只有正、负,没有方向,功的正、负不表示大小.
(2)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.迁移应用典题例解知识精要一二【例1】 如图所示,光滑的斜劈放在水平面上,斜面上用固定的竖直板挡住一个光滑球,当整个装置沿水平面以速度v匀速运动时,以下说法中正确的是(　　)
A.小球的重力不做功　 　 B.斜面对球的弹力不做功
C.挡板对球的弹力不做功 D.以上三种说法都正确迁移应用典题例解知识精要一二解析:小球受力情况如图所示,由做功的条件可以判断小球所受三力的做功情况.由于重力与速度方向垂直,可以知道重力对小球不做功,A项正确;由于F1、F2分别与速度成锐角和180°的角,所以F1和F2分别对小球做正功和负功,B、C、D项都不对.
答案:A迁移应用典题例解知识精要一二迁移应用典题例解知识精要一二1.如图所示,水平木板上有质量m=1.0 kg的物块,受到随时间t变化的水平拉力F作用,用力传感器测出相应时刻物块所受摩擦力Ff的大小.重力加速度g取10 m/s2,下列判断正确的是 (　　)A.5 s内拉力对物块做功为零
B.4 s末物块所受合力大小为4.0 N
C.物块与木板之间的动摩擦因数为0.4
D.6~9 s内物块的加速度大小为2.0 m/s2
答案:D迁移应用典题例解知识精要一二解析:由图象可知物块在0~4 s内处于静止状态,其所受合外力为零,选项B错误;4~5 s内做变加速直线运动,因此5 s内拉力对物块做的功不为零,选项A错误;物块的滑动摩擦力f=3 N,迁移应用典题例解知识精要一二2.(多选)质量为m的物体静止在倾角为θ的斜面上,斜面沿水平方向向右匀速移动了距离s,如图所示,物体m相对斜面静止.则下列说法中正确的是(　　)
?
A.重力对物体m做正功
B.合力对物体m做功为零
C.摩擦力对物体m做负功
D.支持力对物体m做正功
答案:BCD迁移应用典题例解知识精要一二解析:物体的受力及位移如图所示.
?
支持力FN与位移x的夹角α<90°,故支持力做正功,D正确.重力垂直于位移,故重力不做功,A错误.摩擦力f与x夹角β>90°,故摩擦力做负功,C正确.合力为零,合力不做功,B正确.一二迁移应用典例精析知识精要思考探究二、总功及其求法
由合力与分力的等效替代关系知,合力与分力做功也是可以等效替代的,因此计算总功时有两种基本思路:
1.先确定物体所受的合外力,再根据公式W合=F合scos α求解合外力的功.该方法适用于物体的合外力不变的情况,常见的是发生位移s过程中,物体所受的各力均没有发生变化.求解流程图为
受力与过程分析→求合力→求合力的功
2.先根据W=Fscos α,求出每个分力做的功W1、W2、…、Wn,再根据W合=W1+W2+…+Wn,求解合力的功,即合力做的功等于各个分力做功的代数和.求解流程图为
受力与过程分析→求各力的功→求合力的功一二迁移应用典例精析知识精要思考探究如果物体受到的各个力对物体做功都不为零,那么合力对物体做功一定不为零吗?如果一个物体所受的合力不为零,那么合力一定对物体做功吗?
答案:(1)不一定不为零.做匀速直线运动的汽车,在水平方向上只受牵引力和阻力的作用,牵引力和阻力各自做功一定不为零,但是汽车在水平方向上所受合力为零,则做功为零.(2)合力不一定对物体做功.做匀速圆周运动的物体所受合力不为零,但因物体运动方向与合力的方向垂直,所以合力不做功.一二迁移应用典例精析知识精要思考探究【例2】 如图所示,利用斜面从货车上卸货,每包货物的质量m=20 kg,斜面倾角α=37°,斜面的长度l=2 m,货物与斜面间的动摩擦因数μ=0.2,求货物从斜面顶端滑到底端的过程中所受合外力做的功.(g取10 m/s2)一二迁移应用典例精析知识精要思考探究解析:斜面上的货物受到重力G、斜面支持力FN和摩擦力Ff共三个力的作用,如图所示.
方法一:先求出各个力所做的功,再求总功.
重力G做的功为W1=mglsin 37°=240 J
支持力FN对货物没有做功W2=0
摩擦力Ff对货物做负功为
W3=(μmgcos 37°)lcos 180°=-64 J
所以,合外力做的总功为
W=W1+W2+W3=(240+0-64) J=176 J.
方法二:先求货物所受的合外力,再求合外力的功.
合外力做的功为
W=F合l=(mgsin 37°-μmgcos 37°)l=176 J.
答案:176 J一二迁移应用典例精析知识精要思考探究一二迁移应用典例精析知识精要思考探究1.(多选)一物体做匀加速运动,速度由0增加到v,再从v增加到2v,位移分别为s1和s2,外力做功分别为W1和W2,则s1和s2、W1和W2关系正确的是(　　)
A.s2=3s1 B.s2=2s1
C.W2=3W1 D.W2=4W1
答案:AC
解析:设物体的加速度为a,合外力为F,则前后两过程物体前进的位移分别是 故s1∶s2=1∶3,A正确;而合力的功W=F·s,因此W1∶W2=1∶3,C正确.一二迁移应用典例精析知识精要思考探究2.如图所示,质量为20 kg的小孩坐在雪橇上,现用一个与水平方向成α=37°、大小为60 N的力F拉着雪橇沿水平地面从静止开始以a=0.5 m/s2的加速度做匀加速直线运动,已知雪橇的质量为20 kg,求2 s内雪橇受的各力做的功?合力做的功是多少?
答案:重力和支持力做功为零　拉力做功48 J
摩擦力做功-28 J　合力做功20 J一二迁移应用典例精析知识精要思考探究解析:2 s内雪橇的位移
重力和支持力做功为零
拉力F做功
WF=Fscos α=60×1×0.8 J=48 J
雪橇所受合力为
F合=ma=40×0.5 N=20 N
合外力对物体做的功
W合=F合s=20×1 J=20 J
摩擦力做的功
Wf=W合-WF=20 J-48 J=-28 J.