四川省大英縣育才中學高一物理《第四章 第1節(jié) 功》課件.ppt

理解教材新知 把握熱點考向 應用創(chuàng)新演練 第1節(jié) 知識點一 知識點二 考向二 第四章 考向一 隨堂基礎鞏固 課時跟蹤訓練 考向三 1 力對物體做功必須滿足兩個條件 力和物體在力的方向上發(fā)生了位移 做功的過程就是能量變化的過程 2 功的計算公式 w fxcos 其中 為力f與位移x的夾角 此式一般適用于恒力做功的計算 3 功的正負是由力和位移的夾角 的大小決定的 反映了作用力是動力還是阻力 動力所做的功為正 阻力所做的功為負 4 合力對物體所做的功等于各分力對物體所做功的代數(shù)和 自學教材 1 做功與能量的變化 1 功的概念 物體受到力的作用 并在力的方向上發(fā)生了 那么力對物體做了功 2 功與能量 功與的變化密切相關 做功的過程就是變化的過程 位移 能量 能量 2 功的計算公式 1 力f與位移x同向時 w fx 2 力f與位移x有夾角 時 w fxcos 其中f x cos 分別表示 3 各物理量的單位 f的單位是 x的單位是 w的單位是 即焦耳 力的大小 位移的大小 力與位移夾角的 余弦 牛頓 米 牛 米 重點詮釋 1 對公式w fxcos 的理解 1 公式的適用條件 公式w fxcos 只適用于恒力做功 2 關于作用力f 公式w fxcos 中 如果f為物體所受的某一個恒力時 w為該恒力所做的功 如果f為恒定的合力時 w為合力所做的功 3 關于位移x 公式中的位移x 一般情況下是指在力的作用下物體的位移 但是當物體的位移與力的作用點的位移不同時 x應當是作用點的位移 位移x與參考系的選取有關 一般情況下 研究做功問題時 應以地面為參考系 2 變力做功的計算 1 將變力做功轉(zhuǎn)化為恒力做功 分段法 力在全程是變力 但在每一個階段是恒力 這樣就可以先計算每個階段的功 再利用求和的方法計算整個過程中變力做的功 微元法 當力的大小不變 力的方向時刻與速度同向 或反向 時 把物體的運動過程分為很多小段 這樣每一小段可以看成直線 先求力在每一小段上的功 再求和即可 例如 滑動摩擦力 空氣阻力總與物體相對運動的方向相反 可把運動過程細分 其中每一小段都是恒力做功 整個運動過程中所做的總功是各個階段所做功的和 即力與路程的乘積 轉(zhuǎn)換研究對象法 如圖4 1 1所示 人站在地上以恒力拉繩 使小車向左運動 求拉力對小車所做的功 拉力對小車來說是個變力 大小不變 方向改變 但仔細研究 發(fā)現(xiàn)人拉繩的力卻是恒力 于是轉(zhuǎn)換研究對象 用人對繩子所做的功來求繩子對小車做的功 圖4 1 1 圖4 1 2 1 如圖4 1 3所示 質(zhì)量分別為m和m的兩物塊 m m 分別在同樣大小的恒力f作用下 沿水平面由靜止開始做直線運動 f與水平面的夾角相同 經(jīng)過相同的位移 設f對m做的功為w1 對m做的功為w2 則 圖4 1 3 a 無論水平面光滑與否 都有w1 w2b 若水平面光滑 則w1 w2c 若水平面粗糙 則w1 w2d 若水平面粗糙 則w1 w2解析 由題意知 f1 f2 x1 x2 1 2 又w fxcos 故無論水平面光滑還是粗糙 均有w1 w2 答案 a 自學教材 1 功的正負 w 0 w 0 w 0 2 合力的功物體受多個力的作用發(fā)生了位移 對物體做的功等于各分力對物體所做功的 合力 代數(shù)和 重點詮釋 1 正功 負功的物理意義 1 力f是動力 對物體做 2 力f是阻力 對物體做 或說物體克服f做 3 力n和g即不是動力 也不是阻力 圖4 1 4 正功 負功 正功 不做功 2 合力的功的求法 1 先求物體所受的合外力 再根據(jù)公式w合 f合 xcos 求合外力的功 2 先根據(jù)w fxcos 求每個分力做的功w1 w2 wn 再根據(jù)w合 w1 w2 wn 求合力的功 2 一人乘電梯從1樓到20樓 在此過程中經(jīng)歷了先加速 后勻速 再減速的運動過程 則電梯支持力對人做功的情況是 a 加速時做正功 勻速時不做功 減速時做負功b 加速時做正功 勻速和減速時做負功c 加速和勻速時做正功 減速時做負功d 始終做正功 解析 力對物體做功的表達式為w fxcos 當0 90 時 f做正功 當 90 時 f不做功 當90 180 時 f做負功 支持力始終豎直向上 與位移同向 0 故支持力始終做正功 d正確 答案 d 例1 如圖4 1 5所示 質(zhì)量為m的物體置于傾角為 的斜面上 物體與斜面間的動摩擦因數(shù)為 在外力作用下 斜面以加速度a沿水平方向向左做勻加速運動 運動中物體m與斜面體相對靜止 則關于斜面對m的支持力和摩擦力的下列說法中錯誤的是 圖4 1 5 a 支持力一定做正功b 摩擦力一定做正功c 摩擦力可能不做功d 摩擦力可能做負功 思路點撥 解答本題時應注意以下兩點 1 先確定力與物體位移的夾角大小 再判斷力做功的正負 2 物體所受摩擦力的方向與加速度a的大小有關 解析 支持力方向垂直斜面向上 故支持力一定做正功 而摩擦力是否存在需要討論 當a gtan 時 摩擦力不存在 不做功當a gtan 摩擦力沿斜面向下 做正功當a gtan 摩擦力沿斜面向上 做負功 綜上所述 b是錯誤的 答案 b 借題發(fā)揮 力做正功還是負功的判斷方法 1 看力f與位移x的夾角 90 力做負功 2 看力f與速度v的夾角 90 力做負功 3 看速率增大還是減小 若在力作用下速率增大 此力做正功 反之做負功 1 一個力對物體做了負功 則說明 a 這個力一定阻礙物體的運動b 這個力不一定阻礙物體的運動c 這個力與物體運動方向的夾角 90 d 這個力與物體運動方向的夾角 90 時 cos 0 力對物體做負功 此力阻礙物體的運動 故選項a c正確 答案 ac 例2 如圖4 1 6所示 在光滑水平面上 物體受兩個相互垂直的大小分別為f1 3n和f2 4n的恒力 其合力在水平方向上 從靜止開始運動10m 求 1 f1和f2分別對物體做的功是多少 代數(shù)和為多大 2 f1和f2合力為多大 合力做功是多少 圖4 1 6 思路點撥 力f1 f2及它們的合力均為恒力 可用功的公式w fxcos 求解它們的功 解析 1 力f1做的功w1 f1xcos 1 3 10 cos53 j 18j力f2做的功w2 f2xcos 2 4 10 cos37 j 32jw1與w2的代數(shù)和w w1 w2 18j 32j 50j 答案 1 18j32j50j 2 5n50j 借題發(fā)揮 求總功時 可以先求各力做的功 再求各功的代數(shù)和 也可先求合力再求總功 而對于合力為恒力的情形 先求合力再求總功往往較為簡便 2 飛機越來越多地成為人們外出旅行的重要交通工具 安全快捷是飛機的主要特點 為保障飛機降落時做到萬無一失 民航客機機艙緊急出口的氣囊是一條連接出口與地面的斜面 若斜面高3 2m 長5 5m 質(zhì)量為60kg的人沿斜面滑下時所受的阻力是240n 求人滑下過程中合力的功 g 10m s2 解析 方法一 重力做功wg mgh 1920j阻力做功wf fx 1320j合力的功w wg wf 600j 答案 600j 例3 如圖4 1 7所示 輕彈簧一端與豎直墻壁連接 另一端與一質(zhì)量為m的木塊連接 放在光滑的水平面上 彈簧的勁度系數(shù)為k 彈簧處于自然狀態(tài) 用水平力緩慢拉木塊 使木塊前進x 求這一過程中拉力對木塊做了多少功 思路點撥 解答本題應注意以下兩個方面 1 拉力f為變力 2 拉力f隨位移均勻變化 圖4 1 7 借題發(fā)揮 1 若力的大小不變 方向時刻在改變 可用微元法將求變力做