鲁科版_必修2_第1节 机械功课件25张PPT

机械功
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机械能
势能
弹性势能
重力势能
动能
伽利略斜面实验中，重力势能和动能相互转化。
那重力势能与动能是如何相互转化的呢？
事实上，人类对于能量及其转化的认识与功的
概念紧密相连。
这节课我们就来学习功。
功的起源
功的概念起源于早期工业发展的需要。
实践中发现，机械举起的重量与举起高度的乘积可以用来量度机器的效能，从而比较蒸汽机的优劣。
称为“功”
19世纪20年代，法国科学家科里奥利明确地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”，定义了功的概念。
2、做功的两个必要因素
（1）有作用在物体上的力
（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。
举重运动员在向上举起杠铃过程举重运动员做不做功？
在举起杠铃后稳定的3S内，举重运动员做不做功？
试着判断下面情形的做功情况：
如果起重机提着货物静止不动，拉力对货物是否做功了？
如果提着货物水平运动，拉力是否做功了？
试着判断下面情形的做功情况：
起重机的拉力做功，重力势能增加
牵引力做功，动能增加
手的压力做功，弹性势能增加
试着分析以下三种情况的做功及能量变化：
功与能的关系
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。
功的物理意义：功是能量转化的量度
力做功了，就一定有能量转化
能量转化了，就一定有力做功
怎么求功的大小呢？
如果力和位移同向：
当力的方向与位移方向有一夹角，又该如何求功呢？
l
F
F
α
F
α
拉力F做的功W = ？
l
F
F
α
F
α
F
α
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 + W2
W = F l COSα
拉力F做的功W = ？
F2
F1
还有没有其他方法？
将位移 l 分解
F
l
l1
l2
α
90。
l1=l cosα
l2=l sinα
W1= Fl 1= F lcos α
W2= 0
W= F lcos α
思路二：
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
3、适用于恒力做功
辨认力的方向与位移方向的夹角
α
F
l
甲
答案：α
α
F
l
乙
答案：π- α
W = F l cosα
下列图中，各力做功分别是多少？
其中F=100N， S=1m ，cos150°=-cos30°
W=Fscos(180°-θ)
=86.6J
W=Fscos(180°-θ)
=-86.6J
功的正负由什么决定？
三、正功和负功
α
COSα
W
物理意义
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
功的正负表示什么含义？
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。
从力的角度理解功：
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
注意：
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。
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。
比较－8J的功与5J的功谁大？
注意：功的正负不表示功的大小
从能量的角度怎么理解功的正负呢？
例1、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
粗糙 光滑
A B
F F
θ θ
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
例2、一质量m=60kg的物体放在粗糙水平面上，在与水平面成α=37 °角斜向上的拉力F=100N作用下运动了L=100m，已知阻力f=50N，求：
（1）各个力所做的功以及外力所做的总功？
（2）物体所受外力的合力以及合力的功？
37 °
37 °
F
F
G
G
f
f
N
N
L
37 °
37 °
F
F
G
G
f
N
N
解：（1）先求各力的功，再代数相加减,
f
L
各力功的和等于合力的功
（2）先求合力，再求合力做的功
37 °
37 °
F
F
G
G
f
N
N
f
L
(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lcosα
四、求总功的方法
说明：求功常常应当指明是哪个力的功或哪个物体所做的功。
1、做功的两个不 可缺少的因素
作用在物体上的力
在力的方向上移动的位移
2、功的计算
W = F l cosα
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，功的正负既不表示方向，也不表示大小。
4、总功等于各个力对物体所做功的代数和，也等于合力对物体所做的功。