7.2 功-安徽省安庆市第二中学人教版高中物理必修二课件 (共29张PPT)

(共29张PPT)
功
安徽省安庆市第二中学
2
2
2
教学目的：
1、正确认识功的含义，知道力和物体在力的方向上发生位移是做功的两个不可缺少的的因素。
2、正确应用公式W=FSCOSα计算力的功。
3、知道功是标量，正确理解正功和负功
的实质，能正确判断正功和负功。
4、知道多个力对物体所做的总功等于这
几个力的合力对物体做的功
3
教学重点：
正确应用公式W=FSCOSα计算力的功。
教学难点：
知道功是标量，正确理解正功和负功
的实质，能正确判断正功和负功。
早期工业的发展得力于蒸汽机的发明.为了让蒸汽机更高效的为工业服务，需要比较蒸汽机的效能.实践发现，燃烧同样多的燃料,机械举起的重量与举起高度的乘积可以量度机器的效能，因此人们把物体的重量与其上升高度的乘积叫做功.
19世纪20年代，法国科学家科里奥利将功的概念加以拓展，把作用于物体上的力和受力点沿力的方向的位移的乘积叫做“力的功”。
科里奥利
法国力学家,1808年进拿破仑工科学校求学，毕业后在该校任教.1836年当选为法国科学院院士.1838年起在巴黎综合工科学校教授数学物理，1843年卒于巴黎.
1829年科里奥利在其第一部著作《机器效应计算》中对功下了定义.1835年在论文《物体系统相对运动方程》提出科里奥利力，1843年在专著《固体力学和机器效应计算教程》给出证明.
科里奥利(1792-1843)
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
力对物体做了功
一、功与能的关系
功是能量变化的量度。如果物体在力的作用下能量发生了变化，那么这个力一定对物体做了功。
1.重力和绳的拉力是否做功?
2.重力是否做功，绳的拉力是否做功？
3.重力是否做功，地面的弹力是否做功？
匀
速
上
升
v
光滑水平面
一、功
1.做功的两个要素：
物体必须受到力的作用
沿力的方向发生位移
则我们说“这个力对物体做了功”
一、功
2.功的含义
作用于物体上的力和受力点沿力的方向的位移的乘积叫做“力的功”
3.功的表达式
W=Fl
注：F、l为物理量的大小
F
F
l
F
l
问题2、小象的拉力做功了吗？
问题1、小车受到的支持力和重力做功了吗？
N
G
做了多少功？
F
l
F1
F2
)
α
问题3、大象的拉力做功了吗？做的功是
W=Fl
吗？
l
F
F
F
α
F
α
F
α
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
=
？
F2
F1
思考：
若将位移
l
分解,结果如何?
F
l
l1
l2
α
90。
l1=l
cosα
l2=l
sinα
W1=
Fl
1=
F
lcos
α
W2=
0
W=
F
lcos
α
三、功的计算
1、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。表达式为
W=FLcosα
2、单位
国际单位：焦耳（焦）
单位符号：J
１Ｊ＝１Ｎ×１m=1N·m
3.功是标量，国际单位为焦耳，简称焦，符号J.
1J等于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=1kg·m2·s-2
对W=Flcosα的几点说明
适用于恒力做功
适用于质点(或刚性物体)
选择不同的参考系，某力做功可能不同(对于不同参考系，质点位移可能不同).
以地面和扶梯为参考系，计算人从扶梯底端到顶端重力和摩擦力做的功.
解：地面系
WG=-mgsinθ·l
Wf
=f·l=mgsinθ·l
扶梯系：人处于静止，位移为0，各力做功均为0.
mg
FN
f
θ
l
1、力与位移垂直(α=π/2)
重力与支持力均与小球位移垂直，二者均不做功.
FN
G
v
α
2、力与位移夹角为锐角(0≤α＜π/2)
0≤α<π/2，cosα>0，W=Flcosα>0
即力对物体做正功
α
3、力与位移夹角为钝角(π/2＜α≤π)
π/2
<α≤π，-1≤cosα<0，W=Flcosα<0
即力对物体做负功
或“物体克服某力做功(取绝对值)”
α取值
cos?
W
含义
?
=0
1
W＞０
力对物体做正功
0＜?＜?/2
>0
W>0
力对物体做正功
?
=
?/2
0
W=0
力对物体不做功
?/2＜?≤?
<0
W<0
力对物体做负功
三、正功和负功
1、功的正负
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，并使物体获得能量。
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，并使物体失去能量。
2、正功、负功的意义
一个力对物体做负功，也可说成物体克服这个力做了功（绝对值）。
3、功是标量。功的正负不表示方向，也不是功的大小，它反应物体得失能量的情况。
例题：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。求所受的几个力所做的功各是多少？外力对物体所做的总功又是多少？
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。
外力对物体所做的总功
W=W1＋W2=1500J。
（另解：先求合力，再求总功）
三、总功
1、功是标量，总功等于各力做功之和：W总=W1+W2+…=ΣWi
可以证明W总=F合·l
cosα合
2、几个力对物体做功的代数和等于这几个力的合力对物体做的功.
i
【例题】
分析小球运动过程绳的拉力和小球受到的重力做功情况，以及各力所做总功是怎样的？
B
C
A
摩擦力一定对物体做负功吗?
当摩擦力与速度方向相反时，摩擦力做负功。如行驶的汽车
当摩擦力与速度方向相同时摩擦力做正功。
如人走路时鞋底与地面的摩擦力。
小结
1、做功的因素
作用在物体上的力
物体在力的方向上移动的位移
2、功的计算
W
=
F
Lcosα
a、功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。正负只表示做功的力的效果，功的正负决不表示方向，也不表示大小。
4、总功等于各个力对物体所做功的代数和，也就是合力对物体所做的功。