高中物理人教版必修二7.2-功(共32张PPT)
文档属性
| 名称 | 高中物理人教版必修二7.2-功(共32张PPT) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 2.0MB | ||
| 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 | 2020-04-07 23:12:06 | ||
图片预览
文档简介
(共32张PPT)
第七章 机械能守恒定律
第2节 功
1.掌握做功的两个必要因素和功的计算公式；
2.通过矢量分解的方法将力与位移不共线时功的计算转化为初中研究过的两种特殊情况（力与距离共线、垂直）处理；
3.通过实例理解正功、负功的意义以及总功的计算。
目标
重点
理解功的概念及正负功的意义。
难点
利用功的定义式解决有关问题。
本节导航
知识回顾
初中时我们学过做功的两个因素是什么？
（1）作用在物体上的力；
（2）物体在力的方向上通过的距离。
人推小车行走了一段位移人对小车做功。
Ｓ
．
Ｇ
Ｎ
．
Ｇ
Ｎ
知识回顾
（1）举重运动员举着杠铃不动，举力做了功．
（2）人提着一重物沿水平方向匀速移动一段距离，提力对重物做了功．
（3）苹果从树上落下，重力对苹果做了功．
（4）小球在光滑平面上移动一段距离，桌子的支持力对小球做了功．
（×）
（√）
（×）
（×）
判断下列说法是否正确:
知识回顾
不做功的情况：
1. 有力无距（劳而无功）；
2. 有距无力（不劳无功）；
3. 有力，也有距，但是力和距离方向是相互垂直的（垂直无功）。
一、功
问题1 如果力的方向与物体的运动方向一致，该怎样计算功呢？
投影 物体m在水平力F的作用下水平向前行驶的位移为s，如图甲所示，求力F对物体所做的功。
W=FS
问题2 如果力的方向与物体的运动方向成某一角度，该怎样计算功呢？
F
L
A
B
F
α
小提示：F和L都是矢量——矢量的合成和分解？
学法指导：
①自学课本57-58页，根据矢量的合成和分解，将答案写在练习本上；
②小组讨论、分析，得出最终结论；
③选择一组展示并讲解做题过程；
④教师点睛。
（1）把F分解到位移方向上
F
F2
F1
α
L
WF=WF1+WF2
WF =F1·L+F2·0
而 F1=F cos α
W=Fcosα L
F
F
L
α
α
F
F
L
α
α
（2）把L分解到力方向上
F
α
L
L2
L1
W=W1+W2
WF =F·L1+0·L2
W=FL cosα
而 L1=Lcos α
思考：我们能不能将位移分解呢？
功的计算公式：
W=FL cosα
理解：
（1）用此公式计算功时，α为力和位移方向上的夹角，F必须为恒力；
（2）公式中的F和L必须具备同时性；
（3）计算功时，一定要明确是计算哪个力对物体所做的功，不能张冠李戴；
（4）力对物体做功是和一定的运动过程相联系的，功反映了力的积累效应。因此，功是过程量。
功的国际单位：焦耳(J)
1J 意义：1J就是1N的力使物体在力的方向上发生1m的位移时所做的功，即1J=1N?m 。
特别提醒：
（1）在使用W=FL cosα计算功时，各物理量都要取国际单位制单位；
（2）功是标量，只有大小，没有方向，因此合外力做的功等于各个力做功的代数和。
小试牛刀 如何找力与位移的夹角 ？
答案：α
答案：π- α
答案： π- α
答案： π- α
F
乙
L
α
F
L
α
L
F
α
α
L
F
丙
甲
丁
二、正功和负功
问题3 下列图中，各力做功会怎样？
其中F=100N，L=1m，cos150°= - cos30°
学法指导：
①根据所学公式，将答案写在练习本上；
②小组讨论、分析，得出最终答案；
③展示并讲解；
④教师点睛。
（1）当α=0时，cosα=1，W=FL；
（2）当0＜α＜π/2时， cosα＞0，W＞0，
这表示力F对物体做正功；
（3）当α=π/2时，cosα=0，W=0。这表示力F
的方向跟位移L的方向垂直，力F不做功；
（4）当π/2＜α≤π时，cosα＜0，W＜0。
这表示力F对物体做负功．往往说成“物
体克服某力做功”
探究
中W的正负？
例1 光滑的水平面上放着一个光滑的斜面体。在斜面体上由静止开始下滑的物体（所有接触面都光滑）物体受到的各力是否做功？做正功还是做负功？
L
FN
mg
结论：
1.重力对物体做正功
2.支持力对物体做负功
固定
L
FN
mg
正功、负功的物理意义 ：
（1）从动力学角度考虑：
力F对物体做正功，这个力对物体来说是动力；
力F对物体做负功，这个力是阻力；对物体的运动起阻碍作用。
（2）从能量角度考虑：
力F对物体做负功，这个过程是受力物体向外输出能量的过程，即负功表示物体失去了能量。
力F对物体做正功，是向物体提供能量的过程，即受力物体获得了能量。
正功、负功的物理意义 ：
一辆汽车以一定初速度在粗糙水平面做匀减速直线运动，若阻力做－20J功，
也可以这样讲，物体克服阻力做了20J功。
比较第一次此人做了?8J的功与第二次此人做5J的功大小？
想一想
F
v
F
v
此人第一次比第二次做功多
说明功的 正负 既不表示功的方向也不表示功的大小
三、总功
问题4 当一个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如何求解？
例2 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，在水平地面上向右移动的距离l=5m。雪橇与地面间的滑动摩擦力F阻=100N，（cos37°=0.8 ）
求：（1）各个力对雪橇所做的功。
（2）各个力对雪橇做的总功。
（3）雪橇所受的合力。
（4）合力对雪橇做的功。
F
F阻
FN
370
G
V
学法指导：
①根据公式，将答案写在练习本上；
②小组讨论、分析；③展示并讲解；④教师点睛。
（1）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
（2）各力做功的代数和为
W=W1＋W2+W3+W4=1500J
（3）物体所受的合力
F合＝Fcos37°－ F阻＝300N
（4）合力对物体所做的功为
W= F合l=1500J
F
F阻
FN
370
G
V
重力和支持力对物体不做功，
W3 , W4 均为0
规范解答：
方法1：求出各个力所做的功，则总功等
于各个力所做功的代数和。
W总=W1 +W2 + W3+….
（注意：W1、W2、W3本身包含正、负号）
方法2：先求出各个力的合力，再用
求总功
求总功的方法：
功与物体的运动情况有关？
F
F
L
f1
f1
（1）F=f1，物体匀速
（2）F>f2，物体加速
F
F
L
f2
f2
无关！
对功的公式的进一步理解
小结
1、做功的两个不可缺少的因素
作用在物体上的力和在力的方向上通过的位移。
2、功的计算
W = FL cosα
a、一定要指明是哪个力对物体做的功；
b、力必须是恒力。
3、功是标量，但有正负。
功的正负不表示做功的大小，而表示功的性质；动力对物体做正功，物体的能量增加；阻力对物体做负功，物体的能量减少。
4、总功等于各个力对物体所做功的代数和，也等于合力对物体所做的功。
1.下列哪种情况中作用力对物体做了功( )
A.用50N的力提着水桶沿水平地面前进10米
B.男子举重运动员举着重1700N的杠铃停留3秒
C.用50N的力提着书包从一楼走到三楼
D.铅球受到手的推力,离手后通过9米的距离
C
即学即练
2. 一同学在操场上踢球，飞起一脚用50N的力将球踢出，球在操场上滚了20m，关于脚对球做功下列说法中正确的是 （ ）
A．０J B.1000J C.无法求出
A
解析：在力的方向上没有位移
3. 在光滑的水平面和粗糙的水平面上各放一质量不同的木块，在相同的水平拉力作用下，通过相同的位移，拉力对木块做的功：（ ）
A.在光滑的水平面上较多
B.在粗糙的水平面上较多
C.一样多
D.由小车运动所需的时间决定
温馨提示：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
一定要明了是哪个力对物体做的功
C
4. 如图所示，质量m=2kg的物体静止在水平面上，物体与水平面间的动摩擦因数为0.5。现在对物体施加一个大小F=10N、与水平方向夹角θ=37°角的斜向上的拉力。已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，取g=10m/s2，求物体在拉力作用下通过4m的位移各个力做功和合力做功。
答案：
拉力做功WF=32J，
摩擦力做功Wf=-28J，
重力做功WG=0，
支持力做功WFN=0，合力做功W合=4J
5. 如图所示，质量为m=2kg的物体与竖直墙间的动摩擦因数为0.5，若受到与竖直线夹角为θ=370的斜向上的推力F作用而沿竖直墙壁滑动，物体由静止开始沿竖直墙壁以5m/s2的加速度向上滑动10m，求各个力对物体做功？（g取10m/s2）
答案：
推力做功WF=480J，
摩擦力做功Wf=-180J，
重力做功WG=-200J，
支持力做功WFN=0
提示：先根据牛顿第二定律求出推力F的大小
功的公式
正功和负功
总功
课堂小结
谢谢!
第七章 机械能守恒定律
第2节 功
1.掌握做功的两个必要因素和功的计算公式；
2.通过矢量分解的方法将力与位移不共线时功的计算转化为初中研究过的两种特殊情况（力与距离共线、垂直）处理；
3.通过实例理解正功、负功的意义以及总功的计算。
目标
重点
理解功的概念及正负功的意义。
难点
利用功的定义式解决有关问题。
本节导航
知识回顾
初中时我们学过做功的两个因素是什么？
（1）作用在物体上的力；
（2）物体在力的方向上通过的距离。
人推小车行走了一段位移人对小车做功。
Ｓ
．
Ｇ
Ｎ
．
Ｇ
Ｎ
知识回顾
（1）举重运动员举着杠铃不动，举力做了功．
（2）人提着一重物沿水平方向匀速移动一段距离，提力对重物做了功．
（3）苹果从树上落下，重力对苹果做了功．
（4）小球在光滑平面上移动一段距离，桌子的支持力对小球做了功．
（×）
（√）
（×）
（×）
判断下列说法是否正确:
知识回顾
不做功的情况：
1. 有力无距（劳而无功）；
2. 有距无力（不劳无功）；
3. 有力，也有距，但是力和距离方向是相互垂直的（垂直无功）。
一、功
问题1 如果力的方向与物体的运动方向一致，该怎样计算功呢？
投影 物体m在水平力F的作用下水平向前行驶的位移为s，如图甲所示，求力F对物体所做的功。
W=FS
问题2 如果力的方向与物体的运动方向成某一角度，该怎样计算功呢？
F
L
A
B
F
α
小提示：F和L都是矢量——矢量的合成和分解？
学法指导：
①自学课本57-58页，根据矢量的合成和分解，将答案写在练习本上；
②小组讨论、分析，得出最终结论；
③选择一组展示并讲解做题过程；
④教师点睛。
（1）把F分解到位移方向上
F
F2
F1
α
L
WF=WF1+WF2
WF =F1·L+F2·0
而 F1=F cos α
W=Fcosα L
F
F
L
α
α
F
F
L
α
α
（2）把L分解到力方向上
F
α
L
L2
L1
W=W1+W2
WF =F·L1+0·L2
W=FL cosα
而 L1=Lcos α
思考：我们能不能将位移分解呢？
功的计算公式：
W=FL cosα
理解：
（1）用此公式计算功时，α为力和位移方向上的夹角，F必须为恒力；
（2）公式中的F和L必须具备同时性；
（3）计算功时，一定要明确是计算哪个力对物体所做的功，不能张冠李戴；
（4）力对物体做功是和一定的运动过程相联系的，功反映了力的积累效应。因此，功是过程量。
功的国际单位：焦耳(J)
1J 意义：1J就是1N的力使物体在力的方向上发生1m的位移时所做的功，即1J=1N?m 。
特别提醒：
（1）在使用W=FL cosα计算功时，各物理量都要取国际单位制单位；
（2）功是标量，只有大小，没有方向，因此合外力做的功等于各个力做功的代数和。
小试牛刀 如何找力与位移的夹角 ？
答案：α
答案：π- α
答案： π- α
答案： π- α
F
乙
L
α
F
L
α
L
F
α
α
L
F
丙
甲
丁
二、正功和负功
问题3 下列图中，各力做功会怎样？
其中F=100N，L=1m，cos150°= - cos30°
学法指导：
①根据所学公式，将答案写在练习本上；
②小组讨论、分析，得出最终答案；
③展示并讲解；
④教师点睛。
（1）当α=0时，cosα=1，W=FL；
（2）当0＜α＜π/2时， cosα＞0，W＞0，
这表示力F对物体做正功；
（3）当α=π/2时，cosα=0，W=0。这表示力F
的方向跟位移L的方向垂直，力F不做功；
（4）当π/2＜α≤π时，cosα＜0，W＜0。
这表示力F对物体做负功．往往说成“物
体克服某力做功”
探究
中W的正负？
例1 光滑的水平面上放着一个光滑的斜面体。在斜面体上由静止开始下滑的物体（所有接触面都光滑）物体受到的各力是否做功？做正功还是做负功？
L
FN
mg
结论：
1.重力对物体做正功
2.支持力对物体做负功
固定
L
FN
mg
正功、负功的物理意义 ：
（1）从动力学角度考虑：
力F对物体做正功，这个力对物体来说是动力；
力F对物体做负功，这个力是阻力；对物体的运动起阻碍作用。
（2）从能量角度考虑：
力F对物体做负功，这个过程是受力物体向外输出能量的过程，即负功表示物体失去了能量。
力F对物体做正功，是向物体提供能量的过程，即受力物体获得了能量。
正功、负功的物理意义 ：
一辆汽车以一定初速度在粗糙水平面做匀减速直线运动，若阻力做－20J功，
也可以这样讲，物体克服阻力做了20J功。
比较第一次此人做了?8J的功与第二次此人做5J的功大小？
想一想
F
v
F
v
此人第一次比第二次做功多
说明功的 正负 既不表示功的方向也不表示功的大小
三、总功
问题4 当一个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如何求解？
例2 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，在水平地面上向右移动的距离l=5m。雪橇与地面间的滑动摩擦力F阻=100N，（cos37°=0.8 ）
求：（1）各个力对雪橇所做的功。
（2）各个力对雪橇做的总功。
（3）雪橇所受的合力。
（4）合力对雪橇做的功。
F
F阻
FN
370
G
V
学法指导：
①根据公式，将答案写在练习本上；
②小组讨论、分析；③展示并讲解；④教师点睛。
（1）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
（2）各力做功的代数和为
W=W1＋W2+W3+W4=1500J
（3）物体所受的合力
F合＝Fcos37°－ F阻＝300N
（4）合力对物体所做的功为
W= F合l=1500J
F
F阻
FN
370
G
V
重力和支持力对物体不做功，
W3 , W4 均为0
规范解答：
方法1：求出各个力所做的功，则总功等
于各个力所做功的代数和。
W总=W1 +W2 + W3+….
（注意：W1、W2、W3本身包含正、负号）
方法2：先求出各个力的合力，再用
求总功
求总功的方法：
功与物体的运动情况有关？
F
F
L
f1
f1
（1）F=f1，物体匀速
（2）F>f2，物体加速
F
F
L
f2
f2
无关！
对功的公式的进一步理解
小结
1、做功的两个不可缺少的因素
作用在物体上的力和在力的方向上通过的位移。
2、功的计算
W = FL cosα
a、一定要指明是哪个力对物体做的功；
b、力必须是恒力。
3、功是标量，但有正负。
功的正负不表示做功的大小，而表示功的性质；动力对物体做正功，物体的能量增加；阻力对物体做负功，物体的能量减少。
4、总功等于各个力对物体所做功的代数和，也等于合力对物体所做的功。
1.下列哪种情况中作用力对物体做了功( )
A.用50N的力提着水桶沿水平地面前进10米
B.男子举重运动员举着重1700N的杠铃停留3秒
C.用50N的力提着书包从一楼走到三楼
D.铅球受到手的推力,离手后通过9米的距离
C
即学即练
2. 一同学在操场上踢球，飞起一脚用50N的力将球踢出，球在操场上滚了20m，关于脚对球做功下列说法中正确的是 （ ）
A．０J B.1000J C.无法求出
A
解析：在力的方向上没有位移
3. 在光滑的水平面和粗糙的水平面上各放一质量不同的木块，在相同的水平拉力作用下，通过相同的位移，拉力对木块做的功：（ ）
A.在光滑的水平面上较多
B.在粗糙的水平面上较多
C.一样多
D.由小车运动所需的时间决定
温馨提示：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
一定要明了是哪个力对物体做的功
C
4. 如图所示，质量m=2kg的物体静止在水平面上，物体与水平面间的动摩擦因数为0.5。现在对物体施加一个大小F=10N、与水平方向夹角θ=37°角的斜向上的拉力。已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，取g=10m/s2，求物体在拉力作用下通过4m的位移各个力做功和合力做功。
答案：
拉力做功WF=32J，
摩擦力做功Wf=-28J，
重力做功WG=0，
支持力做功WFN=0，合力做功W合=4J
5. 如图所示，质量为m=2kg的物体与竖直墙间的动摩擦因数为0.5，若受到与竖直线夹角为θ=370的斜向上的推力F作用而沿竖直墙壁滑动，物体由静止开始沿竖直墙壁以5m/s2的加速度向上滑动10m，求各个力对物体做功？（g取10m/s2）
答案：
推力做功WF=480J，
摩擦力做功Wf=-180J，
重力做功WG=-200J，
支持力做功WFN=0
提示：先根据牛顿第二定律求出推力F的大小
功的公式
正功和负功
总功
课堂小结
谢谢!