2020-2021学年高一下学期物理鲁科版必修2第一章第二节 功和能 课件

(共36张PPT)
功
木材在起重机的作用下
增加了
重力势能
列车在机车的牵引下
增加了
动能
握力器在手的压力
增加了
弹性势能
能量
力
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。
木材在起重机的拉力作用下重力势能增加了
列车在机车牵引力作用下
动能增加了
握力器在手的压力作用下弹性势能增加了
功的定义
2.做功的过程是能量转化的过程。
1.功和能是两个密切联系的物理量，即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。
问题：是不是有力作用在物体上，力就一定会对物体做功？
一、功
一个物体受到力的作用,并在力的方向上发生了一段位移，我们就说这个力对物体做了功。
请同学们举例说明力对物体做了功
1.作用在物体上的力
2.物体在力的方向上发生位移
二、做功的两个不可缺少的因素
F
L
力与位移方向相同，力做功
只有力，没有位移，故力不做功
F
力与位移方向垂直，在竖直方向上有力但没有位移故力不做功
F
物体静止
F
L
如图，滑块在力F的作用下前进了
l
，F对滑块做了多少功？
探究一
l
F
F
（1）如果力的方向与物体的运动方向
W=Fl
一致
F表示力的大小，l
表示位移的大小，W
表示力对物体所做的功
（2）如果力的方向与运动方向垂直
物体在力的方向上没有发生位移，力对物体不做功，或者说，做功为零。
即
W
＝
0
在不考虑空气阻力的情况下，手托书在水平方向上匀速移动。
F
α
F
α
l
（3）当力的方向与位移方向成一角度α时
F2
F1
根据力的等效性原理,把求F做功的问题转化为分别求F1和F2做功的问题。
W1=
F1l
=
FCOSα
l
W2
=
0
W
=W1
+
W2
即
W=
F
l
COSα
思考
若将位移l分解,结果如何?
l1
l2
F
l
α
90。
l1=l
cosα
l2=l
sinα
W1=
Fl
1=
F
lcos
α
W2=
0
W=
F
lcos
α
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、力与位移夹角的余弦这三者的乘积。
2、单位:
国际单位：焦耳（焦）
１Ｊ＝1N·m
N·m
N
m
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
=1NX1m
三、功的计算：
d、与物体是否受其他力无关，
a、力必须是恒力；
4、理解：
3、功是标量
只有大小，没有方向
b、公式中的F和l必须具备同时性；
c、功是过程量,是力对空间的积累效果；
与物体的运动状态无关。
实例：一质量为m=2kg的物体置于μ=0.2的水平面上。g=10m/s2，则：
1）用水平拉力F=3N拉物体，求在4s时间中F对物体做的功
做功的两个要素是：力和在力方的向上的位移
2）用水平拉力F=10N拉物体，求拉了4m中F对物体做的功
3）用水平拉力F=10N拉物体，求拉了4m中G、N分别对物体做的功
没有做功
40J
均没有做功
在力与位移同方向时，
W=F×L
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
技巧：寻找“夹角α”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，力的方向所转过的角度就是力与位移方向的夹角。
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
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
课堂练习
光滑
一学生用100N的力将质量为0.5kg的球迅速踢出，球在水平路面上滚出20m远，则该学生对球做的功是：（
）
A、2000J　　　
B、1000J　　　　
C、16J　
D、无法确定
D
要点：
公式中F为恒力，且F、L必须具有同时性。
课堂练习
人造卫星在半径为1.0×107m的圆形轨道上受到地球的引力是4.0
×
104N，卫星每绕地球运动一周，地球引力对卫星做多少功？
答：地球引力对卫星做的功为零。
卫星每绕地球运动半周呢?
课堂练习
正功和负功
探究二
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
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。
力对物体做负功，表明此力的效果是阻碍物体的运动，是阻力。
结合表格思考正功和负功的物理意义？
一个力对物体做负功，有两种说法。往往说成物体克服这个力做功（取绝对值)
例如：
注意
竖直向上抛出的球，在向上运动的过程中，重力对球做负功，可以说成“球克服重力做功”
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，
往往说成物体克服阻力做了20J功。
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、+5J的功比-5J的功多
C、+10J功比+5J的功多
D、+5J的功与-5J的功方向相反
C
要点：功的正负不表示功的大小，也不表示方向。它表示力不同的效果，说明这个力是加快还是阻碍物体的运动。
例题：
如图，两个互相垂直的恒力F1、F2共同作用在原来静止的物体上，在物体通过一段位移的过程中，力F1对物体做功64J，力F2对物体做功36J，则在这一过程中它们的合力对物体做的功为多少？
F1
F2
例题：
几个力总功的计算
如图示，一个质量m＝150kg的雪橇，受到与水平方向成37°角的斜向上方的拉力F=500N，在水平地面上移动的距离为5m，物体与地面间的滑动摩擦力f＝100N。(cos37o=0.8)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。
F
α
mg
f
FN
例题：
解析（1）拉力F对物体所做的功为
W1=
Flcos37°=2000J
（2）各力做功的代数和
W=W1＋W2=1500J
摩擦力f
阻对物体所做的功为
W2=
flcos180°=
-500J
（3）物体所受的合力F合＝Fcos37°－
f＝300N
（4）合力对物体所做的功
W=
F合l＝1500J
结
论
总功的求法
方法一：先求每一个力所做的功，再求它们的代数和；即：W总=W1+W2+……+Wn
方法二：先求合力，再求合力所做的功。即：
W总=F合Scosα
几个力对一个物体做功的代数和，等于这几个力的合力对物体所做的功
如图所示，质量为m的物体在力F的作用下，在水平面上发生的位移为S，物体与支持面的动摩擦因数为μ，问：
（1）物体受到哪些力的作用？
（2）各力对物体所做的功分别是多少？
WF=Fscos(π-α)=FSsin
α
α
S
F
WG=WN=0
Wf=
-
μ
(mg+Fsin
α)
S
课堂练习
我们所学的功的计算公式是物体受恒力作用时，力对物体所做功的公式。如果作用在物体上的力是变力，或者物体运动的轨迹是曲线，如何求功呢？
变力所做的功：
我们可以把位移分成许多小段，在每小段都足够小，可以认为是直线。物体通过每小段的时间足够短，力的变化很小，可以认为力为恒力，这样，对每一小段，就可利用公式W=Fccosα计算功。再把所有的功都加起来，就是变力所做的功。
如图所示某个力F＝10
N作用于半径为R＝1
m的转盘的边缘上，力F的大小保持不变，但方向在任何时刻均保持与作用点的切线一致，则转动一周的过程中，这个力F做的总功
为_______．
例题：
答案：20πJ
【解析】由于力F的方向保持与作用点的切线方向一致，可把圆弧划分为许多小段研究，当各小段的弧长Δs足够小(Δs→0)时，在Δs内F的方向与该小段Δs的位移方向重合，则所做的功为ΔW＝FΔs．所以，在全过程中力F做的总功为：WF＝FΔs1＋FΔs2＋FΔs3＋…＝F·2πR＝20πJ.
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、正、负功的物理意义：
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，再求它们的代数和；
2、先求合力，再求合力所做的功。
　　小
结
谢谢大家！