魯科版必修2 第1章第1節(jié) 機械功 課件（34張）.ppt

課下作業(yè)綜合提升 第1章 第1節(jié) 新知預(yù)習(xí) 巧設(shè)計 名師課堂 一點通 創(chuàng)新演練 大沖關(guān) 要點一 要點二 隨堂檢測歸納小結(jié) 要點三 1 理解機械功的定義和公式 2 理解正功 負功的含義 并會判斷力做功的正負 3 理解總功的概念 掌握計算總功的兩種方法 讀教材 填要點 一 機械功的含義1 機械功如果作用于某物體的恒力大小為f 該物體沿力的方向運動 經(jīng)過位移s 則叫做機械功 2 做功的兩個必不可少的因素和物體在力的方向上發(fā)生的 3 功的大小力對物體做功的大小等于力的大小 位移的大小 力與位移夾角的這三者的乘積 其表達式為w f與s的乘積 力 位移 余弦值 fscos 4 功的單位在國際單位制中 功的單位是焦耳 簡稱焦 符號是 1j等于的力使物體在力的方向上發(fā)生的位移時所做的功 關(guān)鍵一點 w fscos 只適用于恒力對物體做功 對變力做功不適用 j 1n 1m 二 機械功的計算1 功的矢標性功是 只有大小 沒有 但有之分 2 功的正負 1 正功 當力與位移方向的夾角為 時 w 0 力對物體做正功 2 負功 當力與位移方向的夾角為 時 w 0 力對物體做負功 也可以說成是物體這個力做了功 標量 方向 正負 0 90 90 180 克服 3 不做功 當力與位移方向的夾角 時 力對物體不做功 關(guān)鍵一點 功的正負既不表示方向 也不表示大小 含義為力對物體做正功 動力做功 含義為力對物體做負功 阻力做功 3 總功的計算 1 方法一 多個力對物體所做的總功 等于分別對物體所做的功的 w總 2 方法二 也可以先求合力f合 則w總 其中 為合力f合與位移s之間的夾角 90 各個力 代數(shù)和 w1 w2 w3 f合scos 試身手 夯基礎(chǔ) 1 如圖1 1 1甲所示 運動員舉重時舉著杠鈴不動 舉杠鈴的力對杠鈴做功了嗎 如圖1 1 1乙所示 足球在水平地面上滾動時 重力對球做功了嗎 圖1 1 1 解析 甲圖 舉杠鈴不動 杠鈴沒有發(fā)生位移 舉杠鈴的力對杠鈴沒有做功 乙圖 足球在水平地面上滾動 重力方向豎直向下 球的位移方向水平 重力對球沒有做功 答案 見解析 2 如圖1 1 2所示 物體向左勻速運動 1 力f是動力 對物體做 2 力f是阻力 對物體做負功 或說物體 3 力n和g既不是動力 也不是阻力 解析 力與位移方向的夾角為 0 90 力做正功 90 180 力做負功 90 力不做功 答案 1 正功 2 克服力f做功 3 不做功 圖1 1 2 3 起重機把重為g 4 0 104n的重物勻速提升5m 則鋼繩的拉力所做的功是 j 重力做的功是 j 重物克服重力做的功是 j 解析 因為勻速提升 所以鋼繩的拉力與重力等大反向 則 拉力做功wf fh gh 4 0 104 5j 2 0 105j重力做功wg ghcos180 4 0 104 5j 2 0 105j重物克服重力做功wg gh 2 0 105j 答案 2 0 105 2 0 1052 0 105 對公式w fscos 的理解和應(yīng)用 1 功的公式w fscos 1 式中f是恒力 此公式只適用于恒力功的計算 2 s是物體在力f作用下發(fā)生的位移 即力的作用點對地的位移 3 是力f的方向與位移s方向的夾角 4 公式中各字母的正負取值限制f和s分別指 力的大小 和 位移的大小 即公式中f和s恒取正值 也就是說 嚴格一點的話 公式應(yīng)寫作 w f s cos w是可正可負的 從公式容易看出 w的正負完全取決于cos 的正負 也就是 的大小 不過w的正負并不表示功有方向 功是標量 沒有方向 2 恒力做功的計算式可作以下三種理解 名師點睛 1 一個恒力對物體做的功與其他力的存在與否無關(guān) 與物體的質(zhì)量 速度無關(guān) 僅由f s及 三量確定 2 力f和位移s都是矢量 可根據(jù)需要分別將它們進行正交分解 由w fs計算功 3 功是過程量 計算功時要明確是哪一個力在哪一個過程的功及此過程中這個力是否是恒力 1 如圖1 1 3所示 質(zhì)量為m 2kg的物體靜止在水平地面上 受到與水平面成 37 大小f 10n的拉力作用 物體移動了s 2m 物體與地面間的動摩擦因數(shù) 0 3 g取10m s2 求 1 拉力f所做的功w1 2 摩擦力f所做的功w2 3 重力g所做的功w3 4 彈力n所做的功w4 5 合力f合所做的功w 圖1 1 3 審題指導(dǎo) 1 本題涉及的力均為恒力 故可直接運用w fscos 求解 2 求合力的功 可采用兩種方法中的任意一種求解 解析 1 對物體進行受力分析如圖所示 w1 fscos 10 2 0 8j 16j 2 n g fsin 20n 10 0 6n 14nf n 0 3 14n 4 2nw2 fscos180 4 2 2j 8 4j 3 w3 gscos90 0 4 w4 nscos90 0 5 w w1 w2 w3 w4 7 6j或由合力求總功 f合 fcos f 10 0 8n 4 2n 3 8nf合與s方向相同 則w f合s 3 8 2j 7 6j 答案 1 16j 2 8 4j 3 0 4 0 5 7 6j 兩種求合力功的方法要依據(jù)題目特點靈活運用 如物體處于平衡狀態(tài)或某一方向受力平衡時 先求合力再求功的方法簡單方便 如已知物體受力中有的不做功 有的做功 且方便求得該力的功 如重力的功 時 選擇w w1 w2 wn簡單方便 有關(guān)正功和負功的理解與判斷 1 功的正負 2 如何判斷功的正負 1 根據(jù)力和位移的方向的夾角判斷 常用于恒力做功的判斷 2 根據(jù)力和瞬時速度方向的夾角判斷 夾角是銳角做正功 夾角是鈍角做負功 是直角不做功 名師點睛 功的正負既不表示方向 也不表示大小 而是表示力對物體做功的效果 說5j的功與 10j的功方向相反是錯誤的 功無方向是標量 說5j的功大于 10j的功是錯誤的 功的正負不表示大小 大小看其絕對值 2 如圖1 1 4所示 a b疊放在一起 a用繩連在墻上 b用力f拉著向右移動 用f拉 fab fba分別表示繩子的拉力 a對b的摩擦力和b對a的摩擦力 則下列說法中正確的是 a f做正功 fab做負功 fba做正功 f拉不做功b f和fba做正功 f拉和fab做負功c f做正功 fab做負功 fba和f拉不做功d f做正功 其他力不做功 圖1 1 4 思路點撥 對于做功的判斷 我們可從做功的兩個必要因素出發(fā) 根據(jù)力與位移之間的方向關(guān)系進行判斷 解析 由w fscos 和題意知 力f的作用點位移不為零 且與f方向相同 故f做正功 繩子拉力f拉的作用點位移為零 故f拉不做功 fba的作用點位移為零 fba不做功 fab的作用點位移不為零 且與fab方向相反 故fab做負功 選項c正確 答案 c 摩擦力的功 1 靜摩擦力的功 1 可不做功 物體受靜摩擦力作用時 若物體處于靜止狀態(tài) 物體相對地面位移為零 則靜摩擦力對物體不做功 2 可做正功或負功 如圖1 1 5所示 水泥隨傳送帶一起勻速向下運動時 位移方向沿斜面向下 所受靜摩擦力方向沿斜面向上 靜摩擦力對物體做負功 水泥隨傳送帶一起向上運動時 水泥所受靜摩擦力與物體位移方向一致 靜摩擦力對物體做正功 圖1 1 5 3 相互作用的一對靜摩擦力的做功特點因為物體間的靜摩擦力總是大小相等 方向相反 而它們運動時相對地面的位移是相同的 所以它們之間的靜摩擦力若做功時 必定對一個物體做正功 對另一個物體做等量負功 2 滑動摩擦力的功 1 滑動摩擦力可以做正功 也可以做負功 還可以不做功 當將物體輕輕放在運動的傳送帶上時 滑動摩擦力做正功 當傳送帶不動 物體沖上傳送帶時 滑動摩擦力做負功 物體在地面上滑動時 地面雖然受到物體對它的滑動摩擦力的作用 但地面并沒有移動 即地面受的滑動摩擦力對地面不做功 2 空氣阻力 滑動摩擦力在往返運動過程中 做的功與路徑有關(guān) 其做功的大小等于力與路程的乘積 即wf fs路 3 相互摩擦的系統(tǒng)內(nèi) 一對滑動摩擦力所做的總功為負值 由于物體之間有相對滑動 故兩個物體的對地位移并不相等 互為作用力 反作用力的滑動摩擦力做功的總和不為零 在計算摩擦力做的功時 應(yīng)分別計算 3 質(zhì)量為m的長木板放在光滑水平面上 一個質(zhì)量為m的滑塊以速度v沿木板表面從a點滑到b點 在木板上前進了l 而木板在水平面上前進了s 如圖1 1 6所示 設(shè)滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)為 求 1 摩擦力對滑塊做的功 2 摩擦力對木板做的功 3 摩擦力做的總功 圖1 1 6 審題指導(dǎo) 在審題時應(yīng)把握以下兩點 1 m的位移 s l m的位移s 2 m所受摩擦力向左 m所受摩擦力向右 解析 分別對滑塊和木板進行受力分析 如圖所示 f mg f f 1 摩擦力對滑塊做的功為w1 f s l mg s l 2 摩擦力對木板做的功為w2 f s mgs 3 摩擦力做的總功為w w1 w2 mgl 答案 1 mg s l 2 mgs 3 mgl 1 作用力與反作用力大小相等 但它們所做的功不一定相等 2 摩擦力不一定做負功 3 同一問題中計算功必須選取同一參考系 地面 1 功的公式w fscos