人教版高一物理必修二7.2 功(39张PPT)
文档属性
| 名称 | 人教版高一物理必修二7.2 功(39张PPT) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2019-04-28 19:54:57 | ||
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文档简介
7·2 功
第七章 机械能守恒定律
2、做功的两个必要因素
（1）作用在物体上的力
（2）物体在力的方向上发生一段位移
一、功的概念
1、功的定义：物体受到力的作用，并沿力的方向发生一 段位移，则该力对物体做了功
F
如图所示，一个物体在与水平面夹角为α、大小为F的力作用下沿着水平方向运动，位移为l，则力对物体所做的功是多少？
l
α
二、功的计算
F
F1
F2
α
可以把力F分解为两个分力；跟位移方向一致的分力F1，跟位移方向垂直的分力F2，则分力F1所做的功W1=F1l。分力F2的方向跟位移的方向垂直，物体在F2的方向上没有发生位移，F2所做的功W2=0。
所以W=W1+W2=Flcosα
方法（一）
F
α
F
α
l
l2
l1
将位移沿力的方向和垂直于力的方向分解，分别为l1和l2。此时力F做的功W=Fl1=Flcosα
方法（二）
力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小、力和位移的夹角的余弦这三者的乘积。
功的一般计算公式
1.功是一个标量,只有大小，没有方向，但有正负。
2.单位是焦耳，简称焦，符号是J；1J=1N×1m=1N?m
3.功是过程量：描述了力的作用效果在空间上的累积，
计算做功要注意的问题
1.公式只能用于求恒力的功；(力的大小和方向均不变）
2.理解α角是“力的方向和位移方向的夹角”；
3.在计算功时，位移都是以地面为参照系；
4.某力对物体做功只跟这个力和物体的位移以及力与位移间的夹角有关，跟物体是否还受其他力的作用无关。
5.力F与位移l必须具有同时性，即l必须是力F作用过程中的位移。
6.一定要明确在哪段位移过程中对哪个物体做的功。
三、功的正负
对正功和负功的理解
(1)功是标量，没有方向。功的正、负并不表示功的方向，而且也不是数量上的正与负。我们既不能说“正功与负功的方向相反”，也不能说“正功大于负功”，它们仅仅表示相反的做功效果。
(2) 一个力对物体做负功，往往说成物体克服这个力做功，这两种说法是等效的。例如，滑动摩擦力对物体做的功为－10J，也可以说成物体克服摩擦力做的功为10J。
(3)比较做功多少时，只比较功的绝对值，不看功的正负号。例如，－8J的功要比5J的功多。
2、关于功的论述，下列说法正确的是：( )
A、大的力一定比小的力做的功多
B、+5 J的功比-5 J的功多
C、+10 J功比+5 J的功多
要点：功的正负不表示功的大小
3、水平力F作用在质量为m的物体上沿光滑水平面移动s，F做功W1；若F作用在质量为2m的物体上，同样沿光滑水平面移动s，F做功W2；若F作用在质量为2m的物体上，沿粗糙水平面移动s，做功为W3.那么W1、W2、W3三者的大小关系是
A. W1＝W2＝W3 B. W1C. W1>W2>W3 D. W1＝W2力对物体做的功只与F、 l 、 α三者有关，与物体的运动状态等因素无关
4．如图所示，扶梯水平台阶上的人随扶梯一起斜向上匀速运动，下列说法中正确的是( )若匀加速呢？（）
A．重力对人做负功
B．支持力对人做正功
C．摩擦力对人做正功
D．合外力对人做功为零
5．在推力F作用下，斜面与物块相对静止一起向左匀速运动，物块受力如图，则下列说法正确的是
A．物块的重力对物块做正功
B．斜面对物块的支持力对物块不做功
C．斜面对物块的摩擦力对物块做负功
D．物块的合外力对物块做正功
6.如图所示，小物体位于光滑的斜面上，斜面位于光滑的水平地面上，从地面上看，在小物体沿斜面下滑的过程中，斜面对小物体的作用力（ ）
A.垂直于接触面，做功为零；
B.垂直于接触面，做功不为零；
C.不垂直于接触面，做功为零；
D.不垂直于接触面，做功不为零.
7．如图，A、B叠放着，A用绳系在固定的墙上，用力F拉着B右移，用F′、FAB和FBA分别表示绳对A的拉力、A对B的摩擦力和B对A的摩擦力，则
A．F做正功，FAB做负功，FBA做正功，F′不做功
B．F和FBA做正功，FAB和F′做负功
C．F做正功，其他力都不做功
D．F对A做正功，FAB做负功，FBA和F′对A都不做功
10．起重机将质量为100 kg的重物竖直向上移动了2 ｍ，下列三种情况下，做功的力各有哪几个?每个力做了多少功?是正功还是负功?(不计阻力，ｇ＝9.8ｍ/s2)
①匀加速提高，加速度a１＝0.2ｍ/s2；②匀速提高；
③匀减速下降，加速度大小a２＝０.２ｍ/s２.
11．质量为10kg的物体在拉力作用下运动，求下列各种情况下拉力做的功(g取10m／s2)：
(1)拉力沿水平方向，物体在动摩擦因数为0.25的水平地面上匀速移动4m.
(2)拉力沿水平方向，物体在动摩擦因数为0.25的水平地面上以2m／s2的加速度匀加速移动4m.
(3)用大小为50N的、与水平方向成37°角的斜向上的拉力拉物体，使物体沿水平地面移动4m，物体与地面间的动摩擦因数为0.25.
(4)物体在竖直向上的拉力作用下，以2m／s2的加速度匀加速上升4m.
13．如图所示，一个质量为m＝2 kg的物体，受到与水平方向成37°角斜向下方的推力F1＝10 N作用，在水平地面上移动了距离s1＝2 m后撤去推力，此后物体又滑行了s2＝1.6 m的距离后停止了运动．设物体与地面间的滑动摩擦力为它们间弹力的0.2倍，求：
(1)推力F1对物体做的功；
(2)全过程中摩擦力对物体所做的功．
14.质量m＝3 kg的物体，受到与斜面平行向下的拉力F＝10 N，沿固定斜面下滑距离l＝2 m，斜面倾角θ＝30°，物体与斜面间的动摩擦因数μ＝√3/3.求各力对物体所做的功，以及力对物体所做的总功．(g取10 m/s2)
解：重力所做的功为WG＝mglsinα＝30 J
拉力所做的功WF＝Fl＝20 J
支持力与物体运动方向垂直，它所做的功WFN＝0
滑动摩擦力的方向与位移方向相反，做功为
WFf＝－(μmgcos θ)l＝－30 J
总功W总＝WG＋WF＋WFN＋WFf＝20 J.
15．如图所示，质量为m的物体静止在倾角为 θ的斜面上，物体与斜面的动摩擦因数为μ.现使斜面水平向左匀速移动距离l.试求：
(1)摩擦力对物体做的功(物体与斜面相对静止)；
(2)斜面对物体的支持力做的功；
(3)重力对物体做的功；
(4)各力对物体所做的总功是多少？
计算恒力做功的基本步骤
在日常生活中,一个物体往往是在几个力的共同作用下发生一段位移时,如何计算这几个力对物体所做的总功呢？
例：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F＝10 N的拉力作用，移动的距离l＝2 m，已知：物体与地面的滑动摩擦因数μ＝0.3，g为10 m/s2.(sin 37°＝0.6、cos 37°＝0.8)求：
合外力F对物体所做的总功．
四、总功的计算
方法1：
解：物体受力分析如图所示
FN+Fsin37°=mg
Ff=μFN=μ·(mg－Fsin 37°)
拉力F对小车所做的功为：
WF= Fl cos37°=10×2×0.8 J＝16 J．
摩擦力Ff对小车所做的功为：
Wf＝－fs＝－μ·(mg－F1sin 37°)s
＝－0.3×(20－10×0.6)×2 J＝－8.4 J．
重力和支持力不做功；
外力对小车所做的总功W等于W1和W2的代数和：
W=W1+W2=16J+（-8.4J）=7.6J
方法2：
解：物体受力分析如图所示
FN+Fsin37°=mg
Ff=μFN=μ·(mg－Fsin 37°)
小车所受到的合力为：
F合 = Fcos37°–Ff
= Fcos37°–μ·(mg－Fsin 37°)
外力对小车所做的总功为：
W = F合l
= [Fcos37°–μ·(mg－Fsin 37°)].l
= [10×0.8-0.3×(20－10×0.6)]×2J= 7.6J
两个互相垂直的力F1和F2作用在同一物体上，使物体运动，如图所示．物体通过一段位移，力F1对物体做功4 J，力F2对物体做功3 J，则F1、F2的合力对物体做功为( )
A．7 J B．1 J C．5 J D．3.5 J
五、变力做功的求法
1．某力F＝10 N作用于半径R＝1 m的转盘的边缘上，力F的大小保持不变，但方向始终保持于作用点的切线方向一致，则转动一周这个力F做的总功应为( )
A．0 B．20π J C．10π J D．20π J
2.轻弹簧一端与竖直墙壁连接，另一端与一质量为m的木块相连，放在光滑的水平面上，弹簧的劲度系数为k，开始时弹簧处于自然状态。用水平力缓慢的拉物体，在弹簧的弹性限度范围内，使物体前进距离x，求这一过程中拉力对物体所做的功。
3.用铁锤把小铁钉钉入木板，设木板对钉子的阻力与钉进木板的深度成正比，已知铁锤第一次将钉子钉进d，如果铁锤第二次敲钉子时对钉子做的功与第一次相同，那么，第二次进入木板的深度是多少?
4.人在A点拉着绳通过光滑的定滑轮，吊起质量m＝50 kg的物体，如图所示，开始绳与水平方向的夹角为60°，当人匀速地提起物体由A点沿水平方向运动s＝2 m而到达B点，此时绳与水平方向成30°角，求人对绳的拉力所做的功．
5.如图在光滑的水平面上，物块在恒力F＝100Ｎ的作用下从A点运动到B点，不计滑轮的大小，不计绳与滑轮的质量及绳、滑轮间的摩擦，Ｈ＝2.4 ｍ，α＝37°，β＝53°，求绳的拉力对物体所做的功.
五、摩擦力做功
1、滑动摩擦力一定做负功吗?
滑动摩擦力f 对m 做负功 W1=- f Sm
滑动摩擦力f对Ｍ做正功 W2= f SM
一对滑动摩擦力对物体作功之和必定为负功
滑、动摩擦力对滑块做负功
滑动摩擦力对桌不做功
滑动摩擦力即可以做正功，也可以做负功，还可以不做功。
2、静摩擦力一定不做功吗?
A 和B 相对静止,一起加速运动
静摩擦力对A 做负功W=-fS
静摩擦力对Ｂ做正功W ＝fS
一对静摩擦力作功之和必定为零
3、作用力和反作用力做功一定是大小相等,正负相反吗?
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.如图所示，质量为1 kg的薄木板静止在光滑水平桌面上，木板上有一质量为0.5 kg的小铁块，它离木板的左端距离为0.5 m，铁块与木板间动摩擦因数为0.1.现用水平拉力向右以2 m/s2的加速度将木板从铁块下抽出，求(不计铁块大小，铁块不滚动，取g＝10 m/s2)：
(1)将木板从铁块下抽出需要多长时间；
(2)水平拉力对木板做的功．
第七章 机械能守恒定律
2、做功的两个必要因素
（1）作用在物体上的力
（2）物体在力的方向上发生一段位移
一、功的概念
1、功的定义：物体受到力的作用，并沿力的方向发生一 段位移，则该力对物体做了功
F
如图所示，一个物体在与水平面夹角为α、大小为F的力作用下沿着水平方向运动，位移为l，则力对物体所做的功是多少？
l
α
二、功的计算
F
F1
F2
α
可以把力F分解为两个分力；跟位移方向一致的分力F1，跟位移方向垂直的分力F2，则分力F1所做的功W1=F1l。分力F2的方向跟位移的方向垂直，物体在F2的方向上没有发生位移，F2所做的功W2=0。
所以W=W1+W2=Flcosα
方法（一）
F
α
F
α
l
l2
l1
将位移沿力的方向和垂直于力的方向分解，分别为l1和l2。此时力F做的功W=Fl1=Flcosα
方法（二）
力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小、力和位移的夹角的余弦这三者的乘积。
功的一般计算公式
1.功是一个标量,只有大小，没有方向，但有正负。
2.单位是焦耳，简称焦，符号是J；1J=1N×1m=1N?m
3.功是过程量：描述了力的作用效果在空间上的累积，
计算做功要注意的问题
1.公式只能用于求恒力的功；(力的大小和方向均不变）
2.理解α角是“力的方向和位移方向的夹角”；
3.在计算功时，位移都是以地面为参照系；
4.某力对物体做功只跟这个力和物体的位移以及力与位移间的夹角有关，跟物体是否还受其他力的作用无关。
5.力F与位移l必须具有同时性，即l必须是力F作用过程中的位移。
6.一定要明确在哪段位移过程中对哪个物体做的功。
三、功的正负
对正功和负功的理解
(1)功是标量，没有方向。功的正、负并不表示功的方向，而且也不是数量上的正与负。我们既不能说“正功与负功的方向相反”，也不能说“正功大于负功”，它们仅仅表示相反的做功效果。
(2) 一个力对物体做负功，往往说成物体克服这个力做功，这两种说法是等效的。例如，滑动摩擦力对物体做的功为－10J，也可以说成物体克服摩擦力做的功为10J。
(3)比较做功多少时，只比较功的绝对值，不看功的正负号。例如，－8J的功要比5J的功多。
2、关于功的论述，下列说法正确的是：( )
A、大的力一定比小的力做的功多
B、+5 J的功比-5 J的功多
C、+10 J功比+5 J的功多
要点：功的正负不表示功的大小
3、水平力F作用在质量为m的物体上沿光滑水平面移动s，F做功W1；若F作用在质量为2m的物体上，同样沿光滑水平面移动s，F做功W2；若F作用在质量为2m的物体上，沿粗糙水平面移动s，做功为W3.那么W1、W2、W3三者的大小关系是
A. W1＝W2＝W3 B. W1
4．如图所示，扶梯水平台阶上的人随扶梯一起斜向上匀速运动，下列说法中正确的是( )若匀加速呢？（）
A．重力对人做负功
B．支持力对人做正功
C．摩擦力对人做正功
D．合外力对人做功为零
5．在推力F作用下，斜面与物块相对静止一起向左匀速运动，物块受力如图，则下列说法正确的是
A．物块的重力对物块做正功
B．斜面对物块的支持力对物块不做功
C．斜面对物块的摩擦力对物块做负功
D．物块的合外力对物块做正功
6.如图所示，小物体位于光滑的斜面上，斜面位于光滑的水平地面上，从地面上看，在小物体沿斜面下滑的过程中，斜面对小物体的作用力（ ）
A.垂直于接触面，做功为零；
B.垂直于接触面，做功不为零；
C.不垂直于接触面，做功为零；
D.不垂直于接触面，做功不为零.
7．如图，A、B叠放着，A用绳系在固定的墙上，用力F拉着B右移，用F′、FAB和FBA分别表示绳对A的拉力、A对B的摩擦力和B对A的摩擦力，则
A．F做正功，FAB做负功，FBA做正功，F′不做功
B．F和FBA做正功，FAB和F′做负功
C．F做正功，其他力都不做功
D．F对A做正功，FAB做负功，FBA和F′对A都不做功
10．起重机将质量为100 kg的重物竖直向上移动了2 ｍ，下列三种情况下，做功的力各有哪几个?每个力做了多少功?是正功还是负功?(不计阻力，ｇ＝9.8ｍ/s2)
①匀加速提高，加速度a１＝0.2ｍ/s2；②匀速提高；
③匀减速下降，加速度大小a２＝０.２ｍ/s２.
11．质量为10kg的物体在拉力作用下运动，求下列各种情况下拉力做的功(g取10m／s2)：
(1)拉力沿水平方向，物体在动摩擦因数为0.25的水平地面上匀速移动4m.
(2)拉力沿水平方向，物体在动摩擦因数为0.25的水平地面上以2m／s2的加速度匀加速移动4m.
(3)用大小为50N的、与水平方向成37°角的斜向上的拉力拉物体，使物体沿水平地面移动4m，物体与地面间的动摩擦因数为0.25.
(4)物体在竖直向上的拉力作用下，以2m／s2的加速度匀加速上升4m.
13．如图所示，一个质量为m＝2 kg的物体，受到与水平方向成37°角斜向下方的推力F1＝10 N作用，在水平地面上移动了距离s1＝2 m后撤去推力，此后物体又滑行了s2＝1.6 m的距离后停止了运动．设物体与地面间的滑动摩擦力为它们间弹力的0.2倍，求：
(1)推力F1对物体做的功；
(2)全过程中摩擦力对物体所做的功．
14.质量m＝3 kg的物体，受到与斜面平行向下的拉力F＝10 N，沿固定斜面下滑距离l＝2 m，斜面倾角θ＝30°，物体与斜面间的动摩擦因数μ＝√3/3.求各力对物体所做的功，以及力对物体所做的总功．(g取10 m/s2)
解：重力所做的功为WG＝mglsinα＝30 J
拉力所做的功WF＝Fl＝20 J
支持力与物体运动方向垂直，它所做的功WFN＝0
滑动摩擦力的方向与位移方向相反，做功为
WFf＝－(μmgcos θ)l＝－30 J
总功W总＝WG＋WF＋WFN＋WFf＝20 J.
15．如图所示，质量为m的物体静止在倾角为 θ的斜面上，物体与斜面的动摩擦因数为μ.现使斜面水平向左匀速移动距离l.试求：
(1)摩擦力对物体做的功(物体与斜面相对静止)；
(2)斜面对物体的支持力做的功；
(3)重力对物体做的功；
(4)各力对物体所做的总功是多少？
计算恒力做功的基本步骤
在日常生活中,一个物体往往是在几个力的共同作用下发生一段位移时,如何计算这几个力对物体所做的总功呢？
例：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F＝10 N的拉力作用，移动的距离l＝2 m，已知：物体与地面的滑动摩擦因数μ＝0.3，g为10 m/s2.(sin 37°＝0.6、cos 37°＝0.8)求：
合外力F对物体所做的总功．
四、总功的计算
方法1：
解：物体受力分析如图所示
FN+Fsin37°=mg
Ff=μFN=μ·(mg－Fsin 37°)
拉力F对小车所做的功为：
WF= Fl cos37°=10×2×0.8 J＝16 J．
摩擦力Ff对小车所做的功为：
Wf＝－fs＝－μ·(mg－F1sin 37°)s
＝－0.3×(20－10×0.6)×2 J＝－8.4 J．
重力和支持力不做功；
外力对小车所做的总功W等于W1和W2的代数和：
W=W1+W2=16J+（-8.4J）=7.6J
方法2：
解：物体受力分析如图所示
FN+Fsin37°=mg
Ff=μFN=μ·(mg－Fsin 37°)
小车所受到的合力为：
F合 = Fcos37°–Ff
= Fcos37°–μ·(mg－Fsin 37°)
外力对小车所做的总功为：
W = F合l
= [Fcos37°–μ·(mg－Fsin 37°)].l
= [10×0.8-0.3×(20－10×0.6)]×2J= 7.6J
两个互相垂直的力F1和F2作用在同一物体上，使物体运动，如图所示．物体通过一段位移，力F1对物体做功4 J，力F2对物体做功3 J，则F1、F2的合力对物体做功为( )
A．7 J B．1 J C．5 J D．3.5 J
五、变力做功的求法
1．某力F＝10 N作用于半径R＝1 m的转盘的边缘上，力F的大小保持不变，但方向始终保持于作用点的切线方向一致，则转动一周这个力F做的总功应为( )
A．0 B．20π J C．10π J D．20π J
2.轻弹簧一端与竖直墙壁连接，另一端与一质量为m的木块相连，放在光滑的水平面上，弹簧的劲度系数为k，开始时弹簧处于自然状态。用水平力缓慢的拉物体，在弹簧的弹性限度范围内，使物体前进距离x，求这一过程中拉力对物体所做的功。
3.用铁锤把小铁钉钉入木板，设木板对钉子的阻力与钉进木板的深度成正比，已知铁锤第一次将钉子钉进d，如果铁锤第二次敲钉子时对钉子做的功与第一次相同，那么，第二次进入木板的深度是多少?
4.人在A点拉着绳通过光滑的定滑轮，吊起质量m＝50 kg的物体，如图所示，开始绳与水平方向的夹角为60°，当人匀速地提起物体由A点沿水平方向运动s＝2 m而到达B点，此时绳与水平方向成30°角，求人对绳的拉力所做的功．
5.如图在光滑的水平面上，物块在恒力F＝100Ｎ的作用下从A点运动到B点，不计滑轮的大小，不计绳与滑轮的质量及绳、滑轮间的摩擦，Ｈ＝2.4 ｍ，α＝37°，β＝53°，求绳的拉力对物体所做的功.
五、摩擦力做功
1、滑动摩擦力一定做负功吗?
滑动摩擦力f 对m 做负功 W1=- f Sm
滑动摩擦力f对Ｍ做正功 W2= f SM
一对滑动摩擦力对物体作功之和必定为负功
滑、动摩擦力对滑块做负功
滑动摩擦力对桌不做功
滑动摩擦力即可以做正功，也可以做负功，还可以不做功。
2、静摩擦力一定不做功吗?
A 和B 相对静止,一起加速运动
静摩擦力对A 做负功W=-fS
静摩擦力对Ｂ做正功W ＝fS
一对静摩擦力作功之和必定为零
3、作用力和反作用力做功一定是大小相等,正负相反吗?
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.如图所示，质量为1 kg的薄木板静止在光滑水平桌面上，木板上有一质量为0.5 kg的小铁块，它离木板的左端距离为0.5 m，铁块与木板间动摩擦因数为0.1.现用水平拉力向右以2 m/s2的加速度将木板从铁块下抽出，求(不计铁块大小，铁块不滚动，取g＝10 m/s2)：
(1)将木板从铁块下抽出需要多长时间；
(2)水平拉力对木板做的功．