魯科版高中物理必修第二冊(cè)第1章功和機(jī)械能第1節(jié)機(jī)械功課件

第1節(jié)機(jī)械功必備知識(shí)清單破1|機(jī)械功知識(shí)點(diǎn)1.概念:如果施力于某物體,并使該物體在力的方向上移動(dòng)了一段距離,這個(gè)力就對(duì)物體做了

功。2.做功的兩個(gè)因素3.公式(1)力F與位移s同向時(shí),W=Fs。(2)力F與位移s夾角為α?xí)r,W=Fscosα(0°≤α≤180°)。其中F、s、α分別為力的大小、位移的大小和力與位移方向的夾角。(3)適用條件:只適用于恒力做功。4.單位:在國(guó)際單位制中,功的單位是焦耳,符號(hào)是J,1J=1N·m。1.力對(duì)物體做正功和負(fù)功的條件2|正功和負(fù)功知識(shí)點(diǎn)α的取值W的取值含義α=

W=0力F不做功0≤α<

W>0力F對(duì)物體做正功

<α≤πW<0力F對(duì)物體做負(fù)功(或說(shuō)成物體克服力F做功)2.總功的計(jì)算當(dāng)一個(gè)物體在幾個(gè)力的共同作用下發(fā)生一段位移時(shí),這幾個(gè)力對(duì)物體做的總功等于:(1)各個(gè)力分別對(duì)物體做功的代數(shù)和。(2)所有外力的合力對(duì)物體做的功。

1.物體做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí),重力對(duì)物體一定做功。

(

)2.有力作用在物體上,并且物體也發(fā)生了位移,力對(duì)物體一定做了功。

(

)知識(shí)辨析判斷正誤，正確的畫(huà)“√”，錯(cuò)誤的畫(huà)“?”。?提示物體發(fā)生的位移不一定在力的方向上,所以力對(duì)物體不一定做功?！?.力對(duì)物體不做功,說(shuō)明物體的位移一定為零。

(

)?提示當(dāng)力與物體的位移垂直時(shí),力對(duì)物體也不做功。4.F1做功10J,F2做功-15J,F1比F2做功少。

(

)5.汽車(chē)沿斜坡向上加速行駛時(shí),牽引力對(duì)汽車(chē)一定做功。

(

)6.功有正負(fù)之分,說(shuō)明功是矢量,因此總功是所有外力做功的矢量和。

(

)√√

?提示功的正負(fù)只表示力做正功還是負(fù)功,總功等于所有外力做功的代數(shù)和。7.一對(duì)作用力與反作用力做的功的代數(shù)和一定為零。

(

)?提示一對(duì)作用力與反作用力作用在兩個(gè)物體上,這兩個(gè)物體的位移方向可能相同,也可能

相反。疑難情境破1|對(duì)功的理解疑難情境探究在看有關(guān)東北的電影時(shí),常常被電影中的交通工具“馬拉雪橇”深深地吸引。如圖所

示,馬拉著小車(chē)(包括人)沿水平面勻速前進(jìn)了一段距離。問(wèn)題1

小車(chē)(包括人)受到幾個(gè)力作用?每個(gè)力對(duì)小車(chē)做功嗎?是正功還是負(fù)功?提示

小車(chē)(包括人)受4個(gè)力作用:重力、支持力、拉力、摩擦力,其中拉力做正功,摩擦力做負(fù)功,重力和支持力不做功。問(wèn)題2馬對(duì)小車(chē)做的功是否等于馬的拉力F(設(shè)F與水平方向的夾角為α)和小車(chē)的位移s的

乘積?提示

不等于。因?yàn)槔和小車(chē)的位移s的夾角為α,則W=Fscosα。問(wèn)題3

拉力F可以分解為哪兩個(gè)分力?F做的功與哪個(gè)分力做的功相同?提示

拉力F可以分解為沿水平方向和豎直方向的兩個(gè)分力。F做的功與水平方向分力做的

功相同。問(wèn)題4

功為什么不是矢量?提示

功有正負(fù),而為什么功不是矢量、沒(méi)有方向呢?讓我們來(lái)看一個(gè)例子:如圖所示,在光滑水平面上,物體受兩個(gè)大小分別為F1=3N和F2=4N的恒力,從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)s

=10m,位移s與F1和F2的合力F合方向相同。求每個(gè)力做的功和合力做的總功。合力F合=

=

N=5N,W1=F1scosα1=3×10×cos53°J=18J,W2=F2scosα2=4×10×cos37°J=32J,W合=F合s=5×10J=50J=W1+W2≠

?？梢?jiàn),功的運(yùn)算不符合平行四邊形定則,所以,功不是矢量。問(wèn)題5

一對(duì)作用力與反作用力做的功是不是一定為零?提示

不一定。作用力與反作用力總是大小相等、方向相反,并且作用在不同的物體上。比

較作用力與反作用力做的功的數(shù)值,關(guān)鍵是看兩個(gè)物體的位移情況如何,而物體的位移情況

由具體的相互作用情景而定。當(dāng)相互作用的兩個(gè)物體的位移相等時(shí),作用力與反作用力做功

之和為零;當(dāng)相互作用的兩個(gè)物體的位移不等時(shí),作用力與反作用力做功之和不為零。作用

力與反作用力可以同時(shí)做正功,也可以同時(shí)做負(fù)功,還可以一個(gè)做正功而另一個(gè)做負(fù)功,或者

一個(gè)做功而另一個(gè)不做功。講解分析1.對(duì)功的理解(1)兩個(gè)決定因素①作用在物體上的外力;②物體在力的方向上的位移。(2)功是力在空間上的積累效應(yīng),它總是與一個(gè)過(guò)程相聯(lián)系。因此,功是一個(gè)過(guò)程量。計(jì)算功

時(shí),一定要明確是哪個(gè)力在哪一過(guò)程中對(duì)物體做功。2.對(duì)公式W=Fscosα的理解(1)W=F·scosα可理解為功等于力F與沿力F方向的位移scosα的乘積。(2)W=Fcosα·s,也可理解為功等于沿位移方向的分力Fcosα與位移s的乘積。(3)適用條件:公式W=Fscosα只適用于計(jì)算恒力做功,若是變力做功,此公式不再適用。3.正功和負(fù)功的物理意義功是標(biāo)量,只有大小沒(méi)有方向,功的正、負(fù)既不表示功有方向,也不表示功的數(shù)值大小。

正功和負(fù)功只表示兩種相反的做功效果。4.總功的計(jì)算由合力與分力的等效替代關(guān)系知,合力與分力做功也是可以等效替代的,因此計(jì)算總功的方法有兩種:(1)先求物體所受的合力,再根據(jù)公式W合=F合scosα求合力做的功。(2)先根據(jù)W=Fscosα,求每個(gè)分力做的功W1、W2、……、Wn,再根據(jù)W合=W1+W2+……+Wn求

合力做的功。即合力做的功等于各個(gè)分力做功的代數(shù)和。2|變力做功的求解方法疑難講解分析1.轉(zhuǎn)換研究對(duì)象法如圖所示,人站在平臺(tái)上以恒力拉繩,使小車(chē)向左運(yùn)動(dòng),求拉力對(duì)小車(chē)所做的功。拉力對(duì)

小車(chē)來(lái)說(shuō)是個(gè)變力(大小不變,方向改變),但仔細(xì)研究,發(fā)現(xiàn)人拉繩的力卻是恒力,于是轉(zhuǎn)換研

究對(duì)象,用求人對(duì)繩子所做的功來(lái)代替求繩子對(duì)小車(chē)做的功。2.平均值法當(dāng)力的方向不變,大小隨位移按線性規(guī)律變化時(shí),可先求出力對(duì)位移的平均值

=

,再由W=

scosα計(jì)算功,如彈簧彈力做的功。3.圖像法如圖所示,在F-s圖像中,若能求出圖線與s軸所圍的面積,則這個(gè)面積即F在這段位移s上

所做的功。類(lèi)似在v-t圖像中,圖線與t軸所圍的面積表示位移。4.分段法(或微元法)當(dāng)力的大小不變,力的方向改變時(shí),可以把物體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程分為很多小段,這樣每一小段

就可以看成直線,先求力在每一小段上的