高一物理必修2-功課件

１能量和功付加林7.1追尋守恒量勢(shì)能:相互作用的物體憑其位置而具有的能量叫勢(shì)能。動(dòng)能:物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量叫動(dòng)能。問題：各種能量是怎樣轉(zhuǎn)化的呢？貨物在起重機(jī)拉力的作用下

重力勢(shì)能增加了列車在機(jī)車的牽引力作用下

動(dòng)能增加了握力器在手的壓力下

彈性勢(shì)能增加了能量力如果物體在力的作用下能量發(fā)生了變化，這個(gè)力一定對(duì)物體做了功。1、功和能貨物在起重機(jī)的拉力作用下重力勢(shì)能增加了列車在機(jī)車的牽引力作用下動(dòng)能增加了握力器在手的壓力作用下彈性勢(shì)能增加了一個(gè)物體受到力的作用，如果物體在力的方向上發(fā)生一段位移，就說這個(gè)力對(duì)物體做了功。2、功的概念做功是力的作用在空間位移上逐漸累積的過程。Fl3、做功的兩個(gè)不可缺少的因素1.作用在物體上的力2.物體在力的方向上發(fā)生的位移FFl起重機(jī)提起貨物，貨物在起重機(jī)拉力的作用下發(fā)生一段位移。列車在機(jī)車牽引力的作用下發(fā)生一段位移。彈簧在手的壓力下發(fā)生形變，產(chǎn)生了一段位移。思考與討論如果起重機(jī)提著貨物靜止不動(dòng)，拉力對(duì)貨物是否做功了？如果提著貨物水平運(yùn)動(dòng)，拉力是否做功了？思考與討論陷在雪地里的汽車，人不管怎樣用力，都推不動(dòng)，人的推力對(duì)汽車是否做功了？火車在平直軌道上運(yùn)動(dòng)，鐵軌對(duì)火車的支持力和火車的重力做不做功？二、功的計(jì)算FFl在光滑的水平地面上，物體M在水平力F的作用下發(fā)生了一段位移l。問題1、物體受力情況和各力的做功情況如何？

問題2、力F做了多少功？M在物理學(xué)中，如果力的方向與物體運(yùn)動(dòng)的方向一致，功就等于力的大小與位移大小的乘積。用F表示力的大小，用l表示位移的大小，用W表示力F所做的功，則有：W=Fl如果力的方向與位移方向一致。FFlM二、功的計(jì)算FF問題3：當(dāng)拉力與水平方向的夾角為α?xí)r，此時(shí)拉力F做的功應(yīng)該是多少呢？lαα4、功的公式FαF1F2FαL4、功的公式F1F2FαLWF2=0WF=WF1F1=Fcosα=F1L=FLcosα功的一般計(jì)算公式因此，力F對(duì)物體所做的功W等于F1l

，而F1=Fcosα。所以：W=FlcosαFFF1F2F1F2ααlFαFαll2l1將位移沿力的方向和垂直于力的方向分解，分別為l1和l2。此時(shí)力F做的功W=Fl1。因?yàn)閘1=lcosα，所以，W=Flcosα研究方法（二）FFF1F2F1F2力對(duì)物體所做的功，等于力的大小、位移的大小、力和位移的夾角的余弦這三者的乘積。ααl功的一般計(jì)算公式表示W(wǎng)力對(duì)物體所做的功焦耳（J）單位公式中各物理量的含義及單位功是一個(gè)標(biāo)量。在國際單位制中單位是焦耳，簡稱焦，符號(hào)是J。

1J等于1N的力使物體在力的方向上發(fā)生1m的位移時(shí)所做的功。1J=1N×1m=1N?m表示表示lα恒力F與位移l兩個(gè)矢量方向之間的夾角恒力F作用的物體的位移米（m）單位對(duì)功的公式的理解1.公式只能用于求恒力的功，如果力是變力，無論力的大小變化，還是力的方向變化，都不能直接用該公式求解；2.α角是“力的方向和位移方向的夾角”，而不是題目中的某一個(gè)以α命名的角；3.功與物體受力后通過這段位移做運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)；4.公式中位移l的相對(duì)性：同一物體的運(yùn)動(dòng)，相對(duì)于不同的參照系，位移是不同的，故為避免結(jié)果的“不確定性”在計(jì)算功時(shí)，位移都是以地面為參照系的。如圖表示物體在力F的作用下在水平面上發(fā)生了一段位移l，計(jì)算這種情形下力對(duì)物體做的功。設(shè)這種情形下力和位移分別為：F=10N，l=2m。角θ的大小如圖。lθFvθ=６0°

解：拉力F對(duì)物體所做的功為：W=Flcosα＝10×2×0.5Ｊ＝10Ｊ如圖表示物體在力F的作用下在水平面上發(fā)生了一段位移l，計(jì)算這種情形下力對(duì)物體做的功。設(shè)這種情形下力和位移分別為：F=10N，l=2m。角θ的大小如圖。lθFvlθ=120°問題4：矢量的正、負(fù)表示的是方向。功是標(biāo)量，它的正、負(fù)表示什么意思呢？解：拉力F對(duì)物體所做的功為：W=Flcosα=10×2×(-0.5)J=-10Jθvθ=120°現(xiàn)在我們討論一下一個(gè)力做功時(shí)可能出現(xiàn)的各種情形。四、正功和負(fù)功公式中的F和l分別指“力的大小”和“位移的大小”，即公式中F和l恒取正值，公式應(yīng)寫作W=|F|·|l|cosα?？梢奧的正負(fù)取決于cosα的正負(fù)，也就是α的大小。W的正負(fù)并不表示功有方向。情形（一）（1）當(dāng)α=π/2時(shí)，cosα=0，W=0。這表示力F的方向跟位移l的方向垂直，力F不做功。FNGvα如小球在水平桌面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力G和支持力FN都跟位移方向垂直，這兩個(gè)力不做功。W=Flcosα情形（二）（２）當(dāng)α＜π/2時(shí)，cosα＞0，W＞0。這表示力F對(duì)物體做正功．力F對(duì)物體產(chǎn)生位移有一定的貢獻(xiàn)。（動(dòng)力做功）sαFv如人用力拉車前進(jìn)時(shí)，人的拉力Ｆ對(duì)車做正功。xαF情形（三）（３）當(dāng)π/2＜α≤π時(shí)，cosα＜0，W＜0。這表示力F對(duì)物體做負(fù)功．F對(duì)物體產(chǎn)生位移起著阻礙的作用。（阻力做功）α如推著小車跑動(dòng)的人，到達(dá)目的地減速時(shí)，人向后拉車的力Ｆ對(duì)車做負(fù)功．某力對(duì)物體做負(fù)功，往往說成“物體克服某力做功”（取絕對(duì)值）。這兩種說法的意義是等同的。例如，豎直向上拋出的球，在向上運(yùn)動(dòng)的過程中，重力對(duì)球做負(fù)功，可以說成“球克服重力做功”。汽車關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)以后，在阻力的作用下逐漸停下來，阻力對(duì)汽車做負(fù)功，可以說成“汽車克服阻力做功”。α取值cosαW含義０≤α＜π/2>0W=Flcosα力對(duì)物體做正功α=π/20W=0力對(duì)物體不做功π/2＜α≤π<0W<0力對(duì)物體做負(fù)功在日常生活中，一個(gè)物體往往是在幾個(gè)力的共同作用下發(fā)生一段位移時(shí)，那么如何計(jì)算這幾個(gè)力對(duì)物體所做的總功。思考與討論F阻GF拉FN例題:一個(gè)質(zhì)量ｍ＝2kg的小車，受到與水平方向成37°角斜向上方的拉力F1=10N，在水平地面上移動(dòng)的距離l=2m。小車與地面間的摩擦力F2=4.2N。求外力對(duì)小車所做的總功。F137°F2lF137°F2FNGF1yF1x受力分析v方法1：解：拉力F1對(duì)小車所做的功為：W1=F1l

cosα1=F1l

cos37°=16J摩擦力F2對(duì)小車所組的功為：W2=F2l

cosα2=F2l

cos180°=-8.4J外力對(duì)小車所做的總功W等于W1和W2的代數(shù)和：W=W1+W2=16J+（-8.4J）=7.6J方法2：解：小車所受到的合力為：F合=F1x―F2=F1cos37°–F2外力對(duì)小車所做的總功為：W=F合l

cos0°=（F1cos37°–F2）l

cos0°=F1l

cos37°–F2s=16J+（-8.4J）=7.6Jv

方法1：求出各個(gè)力所做的功，則總功等于各個(gè)力所做功的代數(shù)和。注意要代入功的正、負(fù)號(hào)。

方法2：先求出各個(gè)力的合力，則總功等于合力所做的功。總功的求法歸納總結(jié)一、做功的因素：力和物體在力的方向上發(fā)生的位移。二、功的公式：W=Flcosα力對(duì)物體所做的功，等于力的大小、位移的大小、力和位移的夾角的余弦這三者的乘積。三、功的國際單位：焦耳。功是標(biāo)量四、功的正、負(fù)。五、總功的求法：（1）求出各個(gè)力所做的功，則總功等于各個(gè)力所做功的代數(shù)和。（2）先求出各個(gè)力的合力，則總功等于合力所做的功。練習(xí)1、如圖，質(zhì)量為m的物體沿傾角為θ的粗糙斜面下滑了一段距離l，物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，試求物體下滑過程中所受各力對(duì)物體所做的功以及這些力所做的總功。練習(xí)2、如圖，質(zhì)量為m的物體靜止于傾角為θ的斜面體上，當(dāng)斜面受力后，物體隨斜面一起沿水平面勻速移動(dòng)距離l，在這過程中物體所受各力對(duì)物體做的功分別是多少？物體所受斜面的力做功是多少？合外力做的功是多少？練習(xí)3、如圖，一個(gè)質(zhì)量為m=2kg的物體，受到與水平方向成37o角斜向下方的推力F=10N的作用，在水平地面上移動(dòng)了距離l1=2m后撤去推力，此后物體又滑行了l2=1.6m的距離后