宁夏回族自治区银川市六盘山高级中学人教版高一物理必修2-7.2 功 （34张ppt）

(共34张PPT)
第七章
机械能守恒定律
第二节
功
人教版必修2
教学目标
1.知道能量守恒是自然界的重要规律，初步领会和认识能量转化，功与能量变化的关系.
2.知道功的概念及做功的两个必要因素，知道W＝Flcosα的使用条件，会用它进行有关计算.
3.理解正功、负功的含义，会求多个力的总功.
功的概念起源于早期工业发展的需要
19世纪20年代，法国数学家、工程学家、科学家科里奥利最早研究一般意义上的机器，并将“力在一定距离内对物体的效果”称为功。
1829年，他发表了《机器功效的计算》一书，在书中明确提出了功的概念。
起重机提起货物，拉力做功，重力势能增大。
机车牵引车厢加速行驶，牵引力做功，动能增加。
手握弹簧，压力做功，弹性势能增加。
如果在力的作用下，物体的能量发生了变化，则这个力对物体做了功。
　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
2、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
一、功的概念
1、功的定义：物体受到力的作用，并沿力的方向发生一
段位移，则该力对物体做了功
F
如图所示，一个物体在与水平面夹角为α、大小为F的力作用下沿着水平方向运动，位移为L，则力对物体所做的功是多少？
l
α
3、功的计算公式
F
F1
F2
α
可以把力F分解为两个分力；跟位移方向一致的分力F1，跟位移方向垂直的分力F2，设物体在力F的作用下发生的位移的大小是L，则分力F1所做的功等于F1L。分力F2的方向跟位移的方向垂直，物体在F2的方向上没有发生位移，F2所做的功等于0。
方法（一）
因此，力F对物体所做的功W等于F1L，F1=Fcosα,所以：
W=FLcosα
F
α
F
α
l
l2
l1
将位移沿力的方向和垂直于力的方向分解，分别为L1和L2。此时力F做的功W=FL1
。因为L1=Lcosα，所以，W=FLcosα
方法（二）
3、功的计算公式
说明：
①
F是作用在物体上的某个力（如G、N、f
等），但必为恒力
②
l是F的作用点发生的位移
③α是矢量F和l的夹角，　　0～180°
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
辨认力的方向与位移方向的夹角
答案：α
答案：π-
α
答案：
α
答案：π-
α
4、功是标量
5、功的单位：
在国际单位制中，功的单位是焦耳，符号是
J
但功有正负之分
物理学中的“做功”与生活中的“工作”意义不同
二、正功和负功
1、当α＝0°时
cosα＝
1
，
2、当α＝90°时，W＝0、力对物体不做功
3、当α＜
90°时，cosα＞0，W
＞
0
力对物体做正功
该力为物体前进的动力
4、当90°＜
α
≤
180°时，
cosα＜
0，W
＜
0
力对物体做负功
该力成为物体前进的阻力
往往说成“物体克服这个力做功”
1、一学生用100
N的力将质量为0.5
kg的球迅速踢出，球在水平路面上滚出20
m远，则该学生对球做的功是：（
）
A、2000
J　　　
B、1000
J　　　　
C、16
J　
D、无法确定
课堂练习
D
要点：
公式中F为恒力，且始终作用在物体上
2、关于功的论述，下列说法正确的是：(
)
A、大的力一定比小的力做的功多
B、+5
J的功比-5
J的功多
C、+10
J功比+5
J的功多
C
要点：功的正负不表示功的大小
3、两质量相等的物体A、B分别放在粗糙水平面上和光滑的水平面上，在同样的拉力F作用下，产生相同的位移S，则拉力
(
)
A、对A做的功多
B、对B做功多
C、一样多
　
D、以上都有可能
C
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
三、几个力做功的计算
例：如图，一个物体在拉力F的作用下，水平向右移动位移为s，求各个力对物体做的功是多少；各个力对物体所做功的代数和如何
；物体所受的合力是多少；合力所做的功是多少。
解：重力和支持力不做功∵它们和位移的夹角为900
F所做的功为：Ｗ1＝Fscosα，
滑动摩擦力f所做的功为：Ｗ2＝fscos1800＝－fs
各个力对物体所做功的代数和为：
Ｗ=Ｗ1+Ｗ2=(Ｆcosα－f）s
根据正交分解法求得物体所受的合力
Ｆ=Ｆcosα－f，合力方向向右，与位移同向；
合力所做的功为：Ｗ＝Ｆscos00＝（Ｆcosα－f）s
　　求解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可以用以下两种方法来求解。
(1)
分别求出每个力所做的功，然后求出所有功的代数和。即：
W总=W1+W2+……+Wn
(2)
先求出物体所受的合力，然后再求出合力的功，即：W总=F合S
cosα
结
论
4、质量为m的物体沿倾角为θ的斜面匀速滑下，在通过位移s的过程中
(　　)
A.重力对物体做功mgs
B.重力对物体做功mgssin?
C.支持力对物体做功mgscos?
D.摩擦力对物体做正功，数值为mgssin?
B
5、如下图所示，物体的质量为m=2
kg,滑轮的质量和阻力不计，今用一竖直向上的力F=12
N向上拉，使物体匀速上升h=4
m的高度，则在此过程中拉力所做的功是多少？
(取g=10
m/s2)
要点：l为F的作用点发生的位移
方法二：等效法
6、如图，一根绳子绕过高4
m的滑轮（大小、摩擦均不计），绳的一端拴一质量为10
kg的物体，另一侧沿竖直方向的绳被人拉住．若人拉住绳子前进3
m，使物体匀速上升，则人拉绳所做的功为
(
)
A．500
J
　　　
B．300
J
　
C．100
J
　　　
D．50
J
C
等效法：化变力做功为恒力做功
1、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
2、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
一对滑动摩擦力对物体作功之和必定为负功
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。
3、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
4、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
7、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）
8、把一个物体竖直向上抛出去，该物体上升的最大高度是h，若物体的质量为m，所受的空气阻力恒为f,
则在从物体被抛出到落回地面的全过程中（　　　）
A、重力所做的功为零　　
B、重力所做的功为2mgh
C、空气阻力做的功为零
　
D、空气阻力做的功为-2fh
AD
空气阻力做的功在数值上等于阻力与全程物体路程的乘积
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：
1、
力对物体做正功，该力成为物体运动的动力
2、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，再求它们的代数和；
2、先求合力，再求合力所做的功。
小
结
拓展
变力做功
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。
1、可用（微元法）无限分小法来求,
过程无限分小后，
可认为每小段是恒力做功。
2、平均力法：
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。
3、利用Ｆ－Ｓ图像，Ｆ－Ｓ图线与坐标轴所包围的面积即是力Ｆ做功的数值。
4、已知变力做功的平均功率Ｐ，则功Ｗ＝Ｐｔ。
5、用动能定理进行求解：
由动能定理Ｗ＝ΔＥＫ可知，将变力的功转换为物体动能的变化量，可将问题轻易解决。
6、用功能关系进行求解。
本节内容结束