人教版高中物理必修二7.2功 (34张PPT)

追寻守恒量—能量
2
功
问题：
木头在起重机拉力作用下被举高什么形式的能量增加？
功与能量的关系
功与能量的关系
2.做功的过程是能量转化的过程。
1、如果物体在力的作用下能量发生了变化，这个力一定对物体做了功。
1 功的概念是什么？
如果物体受到力的作用，并沿着力的方向移动了一段距离，我们就说这个力对物体做了功。

2 功的两个必要因素是什么？
力；力的方向移动一段距离
1.概念：
一个物体受到力的作用，如果在力的方向上发生一段位移，力就对物体做了功。
一、功
2.两个要素
一是作用在物体上的力；
二是物体在力的方向上发生位移.
3.功的计算
（1）力的方向与位移方向一致时:
W=F l
(2) 力的方向与位移方向垂直时:
W ＝ 0
拉力F做的功W = ？
(3) 力的方向与位移方向成一定夹角时
注意:
１Ｊ＝１Ｎ×１m
物理意义：物体受到1N的力，在力方向上发生1m的位移，就说这个力对物体做了1J的功。
恒力功的计算公式：
W=FLcosα
（1）L是对地的位移, F必须为恒力, ? 是F、L方向间的夹角
功的单位：焦耳，用符号“J”表示
（2）功是过程量，要明确是计算哪个力在哪段位移上做的功。
下列图中，各力做功分别是多少？
其中F=100N， S=1m ，cos150°=-cos30°
W=Flcos(180°-θ)
=86.6J
W=Flcos(180°-θ)
=-86.6J
W=Flcosθ
=86.6J
强调：
功的计算式中的α指F与L的夹角，与题中所给角度不一定相同 。
功的正负由什么决定？
W＝F l cosα
4.正功和负功
表示力对物体不做功
某力对物体做负功，往往说成“物体克服某力做功”
如：1、摩擦力对某物体做了-20J的功，
也可说物体克服摩擦力做了20J的功。
一个力对物体做负功，也可说成：
物体克服这个力做了功（取绝对值）
2、竖直上抛物体的上升过程：
重力对物体做负功，或物体克服重力做了功
功是标量，它的正、负表示什么意思呢？
正功的意义：
表示该力的作用效果促进物体运动。
负功的意义：
表示该力的作用效果为阻碍我运动。
请计算：
一个物体放在光滑的水平面上，同时受到两个沿水平方向且相互垂直的F1=3N和F2=4N的力的作用，由静止开始运动10m。分别求出两个力的功和合力的功。
功是标量
W1=18J，W2=32J，W总=50J
以上结果你可以得出什么结论？
5、总功的求法：
先分别求出各个力所做的功：
（1）总功等于合外力的功．
先求出合外力F，再由 计算。
（2）总功等于各力做功的代数和．
再对各个力做的功求代数和．
练习1:
下列说法正确的是：( )
A、功是标量，正负反应大小。-3J比-2J小。
B、力对物体做正功还是负功，取决于力和位移的方向关系
C、力做功总是在一个过程中完成，所以功是过程量。
D、凡是发生位移的物体，一定有力做功。
BC
练习2:
一个质量m=2kg的物体，受到与水平方向成37°角斜向上的力F1=10N作用；在水平地面上移动距离L=2m，物体与地面间的摩擦力F2=4.2N，求外力对物体所做的总功.（cos37°=0.8）
mg
F支
解法1：
W1=F1·l·cos37°=16J
W2=F2·l·cos180°=-8.4J
Wmg=mg·l·cos90°=0J
WF支=F支·l·cos90°=0J
W=W1+W2+Wmg+ WF支
=7.6J
解法2：
经正交分解先求出物体受到的合力，然后计算合力对物体做的功。
F合=F1cos37°-F2=8-4.2(N)
=3.8N
W=F合·l·cos0°=7.6J
练习3:用起重机将质量为ｍ的物体匀速地吊起一段距离，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，合力做功为零
B.重力做负功，拉力做正功，合力做正功
C.重力做负功，拉力做正功，合力做功为零
D.重力不做功，拉力做正功，合力做正功
C
练习4、 如图所示，在倾角α = 37°的斜面上，质量m=10 kg的物体在平行斜面向上的拉力
F = 120 N作用下，沿斜面上滑距离l = 2 m，
已知物体与斜面间动摩擦因数μ = 0.5。
（1）计算各力对物体做的功；
（2）计算物体所受各力所做的总功。
（取g = 10 m/s2）
F
FN=80N
Ff=40N
mgsin37°=60N
Wf=-80J
Wmg=-120J
WF=240J
WFN=0J
W总=40J
一、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
二、功:标量
W = F l cosα(恒力)
a、功一定要指明是哪个力对物体做的功
b、力必须是恒力
三、 正功负功及物理意义
四、总功的计算：
F、 l 只指大小，
l是相对地面的实际位移！
知识扩展一
摩擦力做功的特点
1.静摩擦力做功特点
如图1所示，物体在水平拉力下静止在粗糙水平面上，物体与桌面间有静摩擦力，该摩擦力不做功。
图2
图1
如图3所示，物体A、B以初速度V0滑上粗糙的水平面，能保持相对静止地减速动，则在此过程中A对B的静摩擦力对B做负功。
知识扩展一
摩擦力做功的特点
1.静摩擦力做功特点
图3
静摩擦力对物体可以做正功，可以做负功，也可以不做功
一对相互作用的静摩擦力做功的代数和必为零。
2.滑动摩擦力做功特点
知识扩展一
例题1： 在光滑的水平地面上有质量为M的长平板A，平板上放一质量m的物体B，A、B之间动摩擦因数为μ。在物体B上加一水平恒力F，B和A发生相对滑动，经过时间t，求：（1）摩擦力对A所做的功；（2）摩擦力对B所做的功；（3）若长木板A固定时B对A的摩擦力对A做的功。
滑动摩擦力对物体可以做正功，可以做负功，也可以不做功。
知识扩展一
2.滑动摩擦力做功特点
一对相互作用的滑动摩擦力做功的代数和必不为零，且等于滑动摩擦力的大小与两物体间相对位移的乘积。
滑动摩擦力做功与路程有关，其值等于滑动摩擦力的大小和物体沿接触面滑动的路程的乘积。
知识扩展二
相互作用力做功的特点
1.都做正功

2.都做负功

3.一正一负

4.一为零，一为正

5.一为零，一为负
知识扩展三
变力做功的计算
1.微元法
一些变力(指大小不变,方向改变,如滑动摩擦阻力,空气阻力),在物体做曲线运动或往复运动过程中,这些力虽然方向变,但每时每刻与速度反向,此时可化成恒力做功,方法是分段考虑,然后求和.
知识扩展三
变力做功的计算
例题1：如图，某人用大小不变的力F转动半径为R的圆盘，但力的方向始终与过力的作用点的转盘的切线一致，则转动转盘一周该力做的功。
知识扩展三
2.转换研究对象的方法
例题2：定滑轮至滑块的高度为H，已知细绳的拉力为F牛（恒定），滑块沿水平面由A点前进s米至B点，滑块在初、末位置时细绳与水平方向夹角分别为γ和β。求滑块由A点运动到B点过程中，绳的拉力对滑块所做的功。
绳的拉力对滑块所做的功可以转化为力恒F做的功
知识扩展三
2.转换研究对象的方法
例题3：用细绳通过定滑轮把质量为m的物体匀速提起。人从细绳成竖直方向开始，沿水平面前进s，使细绳偏转θ角，如图所示。这一过程中，人对物体所做的功为_______。
知识扩展三
3.平均力法
如果力的方向不变，力的大小对位移按线性规律变化时，即Ｆ＝ｋｓ＋ｂ，变力Ｆ由Ｆ１线性地变化到Ｆ２的过程中所做的功等于该过程的平均力 ＝（Ｆ１＋Ｆ２）／2所做的功。
例题4：一辆汽车质量为800千克，从静止开始运动，其阻力为车重的0.05倍。其牵引力的大小与车前进的距离变化关系为：F=100x+f0，f0是车所受的阻力。当车前进20米时，牵引力做的功是多少？（g=10m/s2 ）
分析：由于车的牵引力和位移的关系为：F=100x+ f0，成线性关系，故前进20米过程中的牵引力做的功可看作是平均牵引力所做的功。
知识扩展三
4.图象法
例题5：长度为L，质量为m的均匀绳，一段置于水平的光滑桌面上，另一段垂于桌面下，长为a，求从绳开始下滑到绳全部离开桌面，重力所做的功。
如果能知道变力F随位移s变化的关系，我们可以先作出F-s关系图象，图象与坐标轴围成的面积表示功的数值。
例题6：用锤子把钉子钉入木块中，设锤子每次打击时，锤子对钉子做的功均相同，钉子进入木块所受到的阻力跟钉入的深度成正比。如果第一次被打入木块的深度为2Cm。求第二次打击后可再进入几厘米？
知识扩展三
解：由于锤子对钉子每一次做的功均相同，而锤子对钉子做的功又可以用阻力做的功来代替，
第一次锤子对钉子做的功：
第二次锤子对钉子做的功：
知识扩展三
4.用公式W=Pt
对于机器以额定功率工作时，比如汽车、轮船、火车启动时，虽然它们的牵引力是变力，但是可以用公式W=Pt来计算这类交通工具发动机做的功。
5.用动能定理

6.用功能原理