人教版高中物理必修2课件：7．2功（共31张PPT）
文档属性
| 名称 | 人教版高中物理必修2课件：7．2功（共31张PPT） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 720.0KB | ||
| 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 | 2020-01-12 05:55:57 | ||
图片预览
文档简介
(共31张PPT)
第七章 机械能及其守恒定律
第2节 功
问题：木头在起重机拉力作用下什么形式能增加？
功与能量的关系
问题：列车在机车牵引力的作用下什么形式的能在能增加？
问题：握力器在手的压力作用下什么形式的能增加？
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：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.做功的两个要素
一是作用在物体上的力；
二是物体在力的方向上发生位移.
解释前面事例
3.功的大小
1、力与位移方向一致时:
W=F l
2、力的方向与运动方向垂直
小球在水平桌面上滚动时，支持力和重力对物体做功吗？
物体在力的方向上没有发生位移，力对物体不做功，或者说，做功为零。
即 W ＝ 0
分析：根据力的等效性原理,可以把计算F做功的问题转化为分别求F1和F2做功的问题
W1= F1l = F COSαl
W2 = 0
∵
W = W1
∴
W = F l COSα
拉力F做的功W = ？
力与位移方向成一定夹角时
分析：位移是矢量,可以把计算F在l方向上做功的问题转化为分别求lF和l2方向做功的问题。
WF=W1= FlF = Fl COSα
∴
W = FlF=F l COSα
拉力F做的功W = ？
力与位移方向成一定夹角时
l F=l cosα
说明: 1、公式只对恒力适用
１Ｊ＝１Ｎ×１m=1Nm
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。
公式：
W=Flcosα
2、l 是相对地面的实际位移,
不是指相对地面的水平位移
功的单位：焦耳，用符号“J”表示
[例1] 分别计算这三种情形下力对物体做的功。设这三种情形下力和位移的大小都相同：F＝10N，l＝2m。角θ的大小如图:
θ=150°
图2:
W=Fl cos(180°-θ)
=Fl cos150°
=－17.3J
图3:W=Fl cos30°
=17.3J
例2：用与水平面成α角斜向上的拉力拉着质量为m的物体在水平面上运动，第一次在光滑水平面上，做匀加速直线运动，位移为x，做功w1；第二次在粗糙水平面上，做匀速直线运动，位移也为x，作功w2，则( )
A. w1 > w2
B. w1 < w2
C. w1 = w2
D. 无法确定
C
功一定要指明是哪个力对物体做的功.
注意：恒力做功与物体的运动性质、运动时间的长短都无关，同时与有无其它力做功也无关。
拉力F做的功W = ？
WF=Fl1
计算力做功时注意力和位移的同时性。
v≠0
思考：功是标量还是矢量？
如何判断一个物理量是标量还是矢量？
1、标量没有方向，矢量有方向
2、运算法则：
标量：代数相加减，
矢量加减：平行四边形法则
例3：在光滑水平面上，物体受两个沿水平方向、互相垂直的大小分别为3N和4N的恒力，从静止开始运动10m，求每个力做的功和合力做的功。
F1=4N
F2=3N
功满足代数运算，是标量
计算几个力所做总功的方法：
（2）先求出各个力所做的功，再求其代数和．
（1）先求出这几个力的合力 F 的大小和方向，
再求合力 F 所做的功，即为总功．
例题4:一个质量m=150kg的雪橇，受到与水平方向成θ＝37°角斜向上方的拉力F=500N，在水平地面上移动的距离l=5m。物体与地面间的滑动摩擦力F阻=100N。求外力对物体所做的总功。
解析：拉力F对物体所做的功为
W1= Flcos37°=2000J。
摩擦力F阻对物体所做的功为
W2= F阻lcos180°= -500J。
重力和支持力做功为0
所以：外力对物体所做的总功
W=W1＋W2=1500J。
（另解：先正交分解求合力，再求总功）
α=π/2
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做正功，动力
表示力F做负功，阻力
α是F、v方向夹角
二、正功与负功
α COSα W 物理意义
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
2、功是标量;功的正负即不表示方向，也不是数量上的正与负，即：不能说正功大于负功。
功的正、负值的理解：
例. 比较－8J的功与5J的功谁大？
1、功的正负只是表示做功的效果不同。
力做正功，表示为动力；促进物体运动。
力做负功，表示为阻力；阻碍物体运动
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: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
1.一位质量为m=10kg的滑雪运动员从高为h=1m的斜坡自由下滑。已知物体与斜面间动摩擦因数
μ = 0.5。斜坡的倾角θ=30°，运动员滑至坡底的过程中，所受的几个力所做的功各是多少？
这些力所做的总功是多少？
l
注意：
l 是相对地面的实际位移，
不是相对地面的水平位移！
此题:物体在竖直方向也相对地面发生了位移！
斜面问题：1、斜面体不动，物体动。
解:滑雪运动员受到重力、支持力和阻力，
运动员的位移：l=h/sin30°=2m，方向沿斜坡向下
重力做功：WG=mgl cos60°=mgh=10×10×1J=100J
弹力做功：WFN=FNl cos90°=0
合力做功：W总=WG+WFN+Wf=186.6J
注意：WG=mgh,重力与重力方向高度差的乘积
h
l
拓展（1）：若物块与斜面体相对静止一起沿水平面向左匀速运动位移 x。求：
①物块所受各力做的功及合力做的功；
②斜面体对物体所做的功为？
mg
FN
f静
x
WN=FN.Xcos(π/2-θ)=FN.Xsinθ=mgcosθ.Xsinθ
Wf=f静.Xcos(π-θ)=-f静.Xcosθ=-mgsinθ.Xcosθ
WG=0
W总=WN+Wf+WG=0
斜面问题：2、斜面体和物体相对静止一起运动。
W斜=WN+Wf=0
注意：
l 是相对地面实际位移，
不是相对斜面的位移！
拓展（2）：若斜面光滑，斜面体和物体一起向左匀加速运动则斜面体对物体做功为 ？
斜面问题：3、斜面体和物体相对运动。
拓展（3）：若斜面体和水平地面都光滑，小物体沿斜面下滑的过程中，斜面对小物块的作用力方向和做功情况？
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！
解:G=10N F=15N l=0.5m μ=0.2
由功的公式 WF=Fl cosα 得 WF= 7 . 5J
又F阻=μFN=μG=0.2×10=2N WF阻= －1J
两种情况下：拉力做功相同。
可知：拉力做功与是否有其他力作用在物体上没有关系，与物体的运动状态也没有关系。
光滑水平面上：W总= WF= 7 . 5J
粗糙水平面上:W总=WF+WF阻=7.5 －1=6 . 5J。
4.一个重量为10N的物体，在15N的水平拉力的作用下，一次在光滑水平面上移动0.5m，另一次在粗糙水平面上移动相同距离，粗糙面与物体间的动摩擦因数为0.2。在这两种情况下，拉力所做的功各是多少？拉力所做的功是否相同？各个力对物体所做的总功是否相同？
例3: 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
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。
《西游记》主题歌“你挑着担，我牵着马，迎来日出，送走晚霞……,在行走中，沙和尚挑担却没对行李做功，而猪八戒牵着马却对马做了功，这是为什么呢？
沙和尚做工而无功
第七章 机械能及其守恒定律
第2节 功
问题：木头在起重机拉力作用下什么形式能增加？
功与能量的关系
问题：列车在机车牵引力的作用下什么形式的能在能增加？
问题：握力器在手的压力作用下什么形式的能增加？
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：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.做功的两个要素
一是作用在物体上的力；
二是物体在力的方向上发生位移.
解释前面事例
3.功的大小
1、力与位移方向一致时:
W=F l
2、力的方向与运动方向垂直
小球在水平桌面上滚动时，支持力和重力对物体做功吗？
物体在力的方向上没有发生位移，力对物体不做功，或者说，做功为零。
即 W ＝ 0
分析：根据力的等效性原理,可以把计算F做功的问题转化为分别求F1和F2做功的问题
W1= F1l = F COSαl
W2 = 0
∵
W = W1
∴
W = F l COSα
拉力F做的功W = ？
力与位移方向成一定夹角时
分析：位移是矢量,可以把计算F在l方向上做功的问题转化为分别求lF和l2方向做功的问题。
WF=W1= FlF = Fl COSα
∴
W = FlF=F l COSα
拉力F做的功W = ？
力与位移方向成一定夹角时
l F=l cosα
说明: 1、公式只对恒力适用
１Ｊ＝１Ｎ×１m=1Nm
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。
公式：
W=Flcosα
2、l 是相对地面的实际位移,
不是指相对地面的水平位移
功的单位：焦耳，用符号“J”表示
[例1] 分别计算这三种情形下力对物体做的功。设这三种情形下力和位移的大小都相同：F＝10N，l＝2m。角θ的大小如图:
θ=150°
图2:
W=Fl cos(180°-θ)
=Fl cos150°
=－17.3J
图3:W=Fl cos30°
=17.3J
例2：用与水平面成α角斜向上的拉力拉着质量为m的物体在水平面上运动，第一次在光滑水平面上，做匀加速直线运动，位移为x，做功w1；第二次在粗糙水平面上，做匀速直线运动，位移也为x，作功w2，则( )
A. w1 > w2
B. w1 < w2
C. w1 = w2
D. 无法确定
C
功一定要指明是哪个力对物体做的功.
注意：恒力做功与物体的运动性质、运动时间的长短都无关，同时与有无其它力做功也无关。
拉力F做的功W = ？
WF=Fl1
计算力做功时注意力和位移的同时性。
v≠0
思考：功是标量还是矢量？
如何判断一个物理量是标量还是矢量？
1、标量没有方向，矢量有方向
2、运算法则：
标量：代数相加减，
矢量加减：平行四边形法则
例3：在光滑水平面上，物体受两个沿水平方向、互相垂直的大小分别为3N和4N的恒力，从静止开始运动10m，求每个力做的功和合力做的功。
F1=4N
F2=3N
功满足代数运算，是标量
计算几个力所做总功的方法：
（2）先求出各个力所做的功，再求其代数和．
（1）先求出这几个力的合力 F 的大小和方向，
再求合力 F 所做的功，即为总功．
例题4:一个质量m=150kg的雪橇，受到与水平方向成θ＝37°角斜向上方的拉力F=500N，在水平地面上移动的距离l=5m。物体与地面间的滑动摩擦力F阻=100N。求外力对物体所做的总功。
解析：拉力F对物体所做的功为
W1= Flcos37°=2000J。
摩擦力F阻对物体所做的功为
W2= F阻lcos180°= -500J。
重力和支持力做功为0
所以：外力对物体所做的总功
W=W1＋W2=1500J。
（另解：先正交分解求合力，再求总功）
α=π/2
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做正功，动力
表示力F做负功，阻力
α是F、v方向夹角
二、正功与负功
α COSα W 物理意义
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
2、功是标量;功的正负即不表示方向，也不是数量上的正与负，即：不能说正功大于负功。
功的正、负值的理解：
例. 比较－8J的功与5J的功谁大？
1、功的正负只是表示做功的效果不同。
力做正功，表示为动力；促进物体运动。
力做负功，表示为阻力；阻碍物体运动
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: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
1.一位质量为m=10kg的滑雪运动员从高为h=1m的斜坡自由下滑。已知物体与斜面间动摩擦因数
μ = 0.5。斜坡的倾角θ=30°，运动员滑至坡底的过程中，所受的几个力所做的功各是多少？
这些力所做的总功是多少？
l
注意：
l 是相对地面的实际位移，
不是相对地面的水平位移！
此题:物体在竖直方向也相对地面发生了位移！
斜面问题：1、斜面体不动，物体动。
解:滑雪运动员受到重力、支持力和阻力，
运动员的位移：l=h/sin30°=2m，方向沿斜坡向下
重力做功：WG=mgl cos60°=mgh=10×10×1J=100J
弹力做功：WFN=FNl cos90°=0
合力做功：W总=WG+WFN+Wf=186.6J
注意：WG=mgh,重力与重力方向高度差的乘积
h
l
拓展（1）：若物块与斜面体相对静止一起沿水平面向左匀速运动位移 x。求：
①物块所受各力做的功及合力做的功；
②斜面体对物体所做的功为？
mg
FN
f静
x
WN=FN.Xcos(π/2-θ)=FN.Xsinθ=mgcosθ.Xsinθ
Wf=f静.Xcos(π-θ)=-f静.Xcosθ=-mgsinθ.Xcosθ
WG=0
W总=WN+Wf+WG=0
斜面问题：2、斜面体和物体相对静止一起运动。
W斜=WN+Wf=0
注意：
l 是相对地面实际位移，
不是相对斜面的位移！
拓展（2）：若斜面光滑，斜面体和物体一起向左匀加速运动则斜面体对物体做功为 ？
斜面问题：3、斜面体和物体相对运动。
拓展（3）：若斜面体和水平地面都光滑，小物体沿斜面下滑的过程中，斜面对小物块的作用力方向和做功情况？
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！
解:G=10N F=15N l=0.5m μ=0.2
由功的公式 WF=Fl cosα 得 WF= 7 . 5J
又F阻=μFN=μG=0.2×10=2N WF阻= －1J
两种情况下：拉力做功相同。
可知：拉力做功与是否有其他力作用在物体上没有关系，与物体的运动状态也没有关系。
光滑水平面上：W总= WF= 7 . 5J
粗糙水平面上:W总=WF+WF阻=7.5 －1=6 . 5J。
4.一个重量为10N的物体，在15N的水平拉力的作用下，一次在光滑水平面上移动0.5m，另一次在粗糙水平面上移动相同距离，粗糙面与物体间的动摩擦因数为0.2。在这两种情况下，拉力所做的功各是多少？拉力所做的功是否相同？各个力对物体所做的总功是否相同？
例3: 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
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。
《西游记》主题歌“你挑着担，我牵着马，迎来日出，送走晚霞……,在行走中，沙和尚挑担却没对行李做功，而猪八戒牵着马却对马做了功，这是为什么呢？
沙和尚做工而无功