鲁科版_必修2_第1节 机械功课件28张PPT

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
一、实例展示 引入新课
能量的转化一定伴随着做功，功是能量转化的量度。
回忆初中有关功的知识，做功的两个因素是什么？

请独立思考，然后小组交流讨论。
力与位移方向相同，力做功
只有力，没有位移，故力不做功
力与位移方向垂直，故力不做功
物体静止
思考:在什么条件下说力对物体做功呢？
有力有位移,拉力做功
二、合作探究 掌握知识
探究1、力做功的必要因素
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, 我们就说这个力对物体做了功.
结论1：力做功的两个必要因素：
力和物体在力的方向上发生的位移
1、当力的方向与物体的运动方向一致 ？
物体在水平力F的作用下水平向前行驶的位移为L，如图所示，则力F对物体所做的功为：

探究2：推导功的表达式？
W=FL
2、当如果力的方向与运动方向垂直？


当力的方向跟位移方向垂直时，物体在力的方向上没有发生位移，力对物体不做功，即做功为零。
即 W ＝ 0
F
匀速运动
L
3、当力的方向与位移方向成某一角度时？
物体在与水平方向成α角的力F的作用下，沿水平方向向前行驶的距离为L ，如图所示，求力F对物体所做的功。
L
F
F
F
α
F
α
请独立思考，并书写相关的过程和方法，然后举手回答！
l
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 + W2
∴
W = F l COSα

拉力F做的功W = ？
F2
F1
方法一
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
方法二：
1、公式：
W = F L cosα
力对物体所做的功，等于力的大小(F)、位移的大小(L)、力与位移夹角余弦(cosα)这三者的乘积
功的公式：
2、单位
国际单位：焦耳（焦）
单位符号：J
１Ｊ＝１Ｎ×１m=1N·m
思考： １Ｊ什么物理意义呢？
3.公式适用条件：恒力做功
思考：如何辨认力的方向与位移方向的夹角？
α
F
S
甲
答案：α
α
F
S
乙
答案：π- α
α
F
S
丙
答案： α
α
F
S
丁
答案： π- α

那么功是标量还是矢量呢？你是怎样认为的呢？

请独立思考，然后交流讨论，最后举手回答！
(1)当α=π/2时，cosα=0，W=0。这表示力F的方向跟位移的方向垂直时，力F不做功。
例如，物体在水平桌面上运动，重力G和支持力FN都跟位移方向垂直，这两个力都不做功(如图)。
(2) 当α＜π/2时，cosα＞0，W＞0。这表示力F对物体做正功。
例如，人用力拉车前进时，人的拉力F对车做正功(如图)。
(3) 当π≥α＞π/2时，cosα＜0，W＜0。这表示力对物体做负功。
例如，推着小车跑动的人，到达目的地减速时，人向后拉车的力F对车做负功(如图)。
正功的意义：力对物体做正功，表明此力的效果是促进物体的运动，是动力做功。
负功的意义：力对物体做负功，表明此力的效果是阻碍了物体运动，是阻力做功。
一个力对物体做负功，也可说成物体克服这个力做了功（取正值）
例：某一物体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，
也可以讲物体克服阻力做了20J功。
功是标量，但有正负。功的正负只表示力做功的效果, 既不表示方向 ,也不表示大小。即：表示是动力或阻力做功。
思考：比较－8J的功与5J的功大小？
探究4.那如何判断力做功的正负呢？
请独立思考，然后小组内讨论，最后举手回答！
（1）看力F的方向与位移l的方向间的夹角------常见于恒力做功的情形
（2）看力F的方向与速度v的方向间的夹角------常见于曲线运动的情形
例题：一个质量m=150kg的物体，受到水平方向的拉力F=500N，在水平地面上由静止开始移动了l=5m。物体与地面间的滑动摩擦力F阻=100N。求：
（1）各个力对物体所做的功 （2）各个力对物体做功的代数和
（3）物体所受的合力（4）合力对物体做的功
思考：求解几个力对物体所做的总功有哪些方法？

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．

②求出各个力的合力，则总功等于合力所做的功．
探究5：如何求几个力做功？
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。
1.思考：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
注意：公式中的F和L必须具备同时性
A
三、迁移应用 能力提升
2：用水平恒力F作用于质量为M的物体，使之在光滑的水平面上沿力的方向移动距离l，恒力做功为W1，再用该恒力作用于质量为m(m A w1>w2 B w1C
本题说明了一个力所做的功只由力和力的方向上发生的位移决定,跟物体是否还受到其它力作用,以及物体的运动情况均无关
3．以一定的速度竖直向上抛出一个重为G 的小球，小球上升的最大高度为h，空气的阻力大小恒为F，则从抛出至落回出发点的过程中，空气阻力对小球做的功为 （　　　）
A.0 B.-Fh
C.-2Fh D.-4Fh

C
小物体从地面做竖直上抛运动又回到地面，在此过程中重力做功多少？
4：一位质量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，运动了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
如图可知 WG=GLcos90°=0
WN=NLcos90°=0
WF= FLcos37°=8000J
Wf=fLcos180°=-5000J
W总=WG+WN+WF+Wf
=0+0+8000-5000
=3000J

解：
37 °
37 °
F
F
G
G
f
N
N
（1）：先求各力的功，再代数相加减
f
（2）：先求合力，再求合力做的功
解：如上图所示
F合=Fcos37°-f
=100×4/5-50=30N
W总= F合L=30×100=3000J
37 °
37 °
F
F
G
G
f
N
N
f
摩擦力一定对物体做负功吗?