人教物理必修2第7章2． 功（共42张PPT）

(共42张PPT)
功
学习目标：
1.理解功的概念，知道力做功的两个不可缺少的因素
2.知道功的公式W=FXcosα ，会用这个公式进行计算
3.理解正功和负功的概念，知道在什么情况下做正功和负功
4.理解几个力的总功的求法
一质量m=10kg的物体放在光滑的水平面，在受到一水平向右的拉力F=10N作用下从静止开始运动，求5s末物体的速度。
复习：
木头在起重机的拉力作用下
? 能增加
列车在机车牵引力的作用下
? 能增加
握力器在手的压力作用下 ？ 能增加
力对物体做了功
一 功
1、功的概念：
如果一个物体受到力的作用，并且在力的方向上发生了位移，物理学中就说这个力对物体做了功。
2.做功的条件：
物体静止
⑴ 作用在物体上的力
⑵ 物体在力的方向上移动的位移
1、公式：
W = F l cosα
力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小、力与位移夹角余弦这三者的乘积
二、功的计算：
2、单位
国际单位：焦耳（焦）
单位符号：J
１Ｊ＝１Ｎ×１m=1N·m
(1)如果力的方向与物体的运动方向一致，应如何计算这个力的功？
W=Fl
(2)如果力的方向与物体的运动方向垂直，应如何计算这个力的功？
F不做功 即 W=0
正功和负功
如果力的方向与物体的运动方向成某一角度，应如何计算这个力的功？
F和l都是矢量
矢量的合成和分解？
矢量的合成和分解
a1
a2
a合
矢量的合成
b1
b2
b
b3
b4
矢量的分解
矢量合成分解的等效性
（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=F cosαl
（2）. 把l分解到力方向上
F
α
l
l2
l1
W=Wl1+Wl2
WF =F·l1+0·l2
W=Fl cosα
而 l1=lcos α
3、功的计算公式
W=FX cosα
理解：
1 公式中各物理量的含义。
2 用此公式计算功时，F必须为恒力。
3 做功与物体运动形式无关，也就是说，力对物体做功具有独立性。
4 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。
对功的公式的进一步理解
5.如何找力与位移的夹角 ？
技巧：寻找“夹角”可以将力的方向向位移方向旋转，当力的方向与位移方向相同时，力的方向所转过较小的的角度就是力与位移方向的夹角。
4 功的国际单位：焦耳(J)

1J 意义
1J就是1N的力让物体在力的方向上发生1m的位移时所做的功。
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对物体做正功
表示力F对物体做负功
α COSα W 物理意义



正功的意义是：力对物体做正功，表明此力的效果是促进物体的运动，是动力。
负功的意义是：力对物体做负功，表明此力的效果是阻碍了物体运动，是阻力。
三、正功和负功：
一个力对物体做负功，也可说成物体克服这个力做了功（正值）
正功、负功不表示方向相反，仅表示不同做功的效果
下列图中，各力做功会怎样？
二 正功和负功
其中F=100N X=1m cos150°=-cos30°
W=FXcos(180°-θ)
=86.6J
W=FXcos(180°-θ)
=-86.6J
W=FXcosθ
=86.6J
功是标量，但有正负之分。
所谓正功负功，是反映力对物体做功性质的，若为正功，表明该力促进了物体的运动，若为负功，表明力阻碍物体的运动。
W＝F Xcosα
某力对物体做负功，往往说成“物体克服某力做功”（取绝对值），两种说法的意义是等同的。
正功的物理意义 ：
（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；
（2）从能量角度考虑：
力F对物体做功，是向物体提供能量的过程，即受力物体获得了能量。
负功的物理意义 ：
（1）从动力学角度考虑：
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。
四．总功的求法：
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+….
适用条件：几个力为恒力；且这几个力是同时作用于同一物体。
（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
适用条件：几个力为恒力；且这几个力是可以同时出现，也可以不同时出现。
三、总功
当物体在几个力的共同作用下发行一段位移X时，这几个力对物体做的总功，等于各分力分别对物体所做功的代数和，也等于这几个力的合力对物体所做的功。
W总=W1+W2+W3+……+Wn
=F合X cos α
注意：各力必须对应同一段位移
［问题思考］
起重机将质量为100 kg的重物沿竖直方向移动了2ｍ，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.
例:如图所示，质量为m的物体静止在倾角为θ的斜面上，物体与斜面间的动摩擦因数为μ。现在使斜面体向左水平匀速移动距离L（物体与斜面体保持相对静止）
求：（1）摩擦力对物体做的功
（2）支持力对物体做的功
（3）重力对物体所做的功
（4）斜面对物体所做的功
mgL sin θcosθ
- mgLsin θcosθ
0
0
在斜面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？
课堂讨论
结论：
1、重力对物体做正功
2、支持力对物体做负功
练习、质量为2kg的物体置于水平面上，在运动方向上受拉力作用沿水平方向做匀变速直线运动，拉力作用2s后撤去，物体运动的速度时间图像如图，g=10m/s2，则在图示的6s内，正确的是：
A、拉力F做功150J
B、拉力F做功500J
C、物体克服摩擦力做功100J
D、物体克服摩擦力做功175J
A
h
2h
h
h
力的作用点移动h物体移动h
物体上升ｈ力的作用点上升　
２ｈ
题型： 涉及滑轮的做功问题
?例3 动滑轮是一种简单机械，如图所示，滑轮和绳子的质量不计，用力开始提升原来静止的质量为10kg的物体，以2m/s2的加速度匀加速上升，求开始运动后3秒内拉力做的功.
题型：变力做功问题
对于变力做功不能依定义式
直接求解，但可依物理规律通过技巧的转化间接求解
将变力的功转化为恒力做功
（1）题目当中明确指出是平均力，直接用公式计算
（2）若变力大小随位移是线性变化，且方向不变 时，可将变力的平均值求出后用公式
计算。如弹簧的弹力做功就可以用此法计算。
练习.一物体在如图所示的外力作用下，沿水平面匀速运动了L，又被同样的力拉着返回原处，则在此过程中，拉力F与摩擦力f和支持力N各对物体作了多少功？
【答案】
2.力F在全过程是变力。但在某一阶段是恒力，这样可以先求出各个阶段的功，然后再代数和
思考：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
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。
题型：摩擦力做功的特点
思考：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
静摩擦力即可以做正功，也可以做负功，还可以不做功。
手握啤酒瓶水平方向移动
静摩擦力不做功
思考：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
如图A、B 两辆小车各放一个磁铁，各以速度V相向运动，两磁体间的相互作用力对A车做 功, 两磁体间的相互作用力对B车做 功
正
正
若用手按住一个小车情况怎样？
1.AB两物体叠放在水平面上，保持相对静止一起向右做匀加速运动移动S， 则摩擦力f1对A做————功，f2对B做————功。
W1=f S W2= - f S W1 + W2= 0
正
负
举例说明:
f1是B对A的摩擦力
f2是A对B的摩擦力
2.关于摩擦力对物体做功，以下说法中正确的是( 　)
A、滑动摩擦力总是做负功
B、滑动摩擦力可能做负功，也可能做正功
C、静摩擦力对物体一定做负功
D、静摩擦力对物体总是做正功
B
滑动摩擦力和静摩擦力都可以做正功、做负功、甚至不做功（会举例说明）
3.AB两物体叠放在水平面上，A物体用线系在墙上，B 物体在力 F作用下向右运动，则f1对A做————功，f2对B做————功。
F
B
A
0
负
4.正在运动的水平传送带上轻轻放一个小木块，小木块受到的摩擦力对小木块做———— —— 功。
开始物体在摩擦力的作用下做匀加速运
动，摩擦力对物体做正功。
达到速度v后，物体不受摩擦力，做匀速
运动，不做功.
5：一个木箱放置在匀加速上升的自动扶梯上，随自动扶梯一起上升，跟扶梯保持相对静止。木箱所受的重力对木箱做 ——————功，木箱所受的弹力对木箱做——————功。木箱所受的摩擦力对木箱做 ——————功，
负
正
正
一、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
二、功的一般计算公式

三、功是标量，国际单位制中单位为J
四、功的正负的物理意义：
力对物体做正功，该力成为物体运动的动力
力对物体做负功，该力成为为物体运动的阻力
五、总功的求法
1、先求每一个力所做的功，在求它们的代数和；
2、先求合力，再求合力所做的功。
　　小 结