2015-2016學年高中物理第1章功和功率第1講機械功課件魯科版必修.ppt

1、第1章,功和功率,第1講機械功,目標定位 1.理解功的概念，掌握功的公式并能進行有關(guān)的計算. 2.理解正功和負功的物理意義，能判斷功的正負. 3.理解總功，能計算多個外力對物體所做的總功.,欄目索引 CONTENTS PAGE,一、機械功的含義,1.含義：作用于某物體的恒力大小為F，該物體沿運動，經(jīng)過位移s，則叫機械功，簡稱功. 2.做功的兩個不可缺少的因素是： 和物體在 上發(fā)生的位移.,力的方向,F和s的乘積,力,力的方向,3.功的一般計算公式W . 4.單位：在國際單位制中，功的單位是焦耳，符號是J.1 J .,1 Nm,Fscos ,想一想如圖1所示，下列人或機械對物體的力做功嗎？功的大

2、小與哪些因素有關(guān)呢？,圖1,答案甲圖、乙圖中，人對物體有力的作用，但物體在力的方向上沒有位移，故不做功.丙圖中起重機的拉力對貨物做功.物體受到的力和物體在力的方向上發(fā)生的位移是做功的兩個必要因素.,二、機械功的計算,1.正功和負功 (1)當0 時，W0，力對物體做 功，力是物體運動的 (填“動”或“阻”)力. (2)當 時，W0，表示力對物體不做功，力對物體運動既不起動力作用，也不起阻力作用.,90,正,動,90,(3)當90 時，W0，力對物體做負功，或者說物體 做了功，力是物體運動的阻(填“動”或“阻”)力.一個力對物體做負功.往往說成 (取絕對值). 2.外力做的總功的計算：一個物體同時

3、受到幾個力的作用發(fā)生位移時，這幾個力做的總功等于，即W總W1W2W3W4. 在計算幾個力的總功時，也可先求合力，再應(yīng)用功的公式求解，即W總 .,180,克服力,物體克服這個力做了功,各個力分別對物體做功的代,數(shù)和,F合scos ,想一想當物體受變力作用做曲線運動時，怎樣判斷該力做功的正負呢？ 答案可根據(jù)力和速度的夾角大小，當F、v夾角為銳角時，F(xiàn)做正功；F、v夾角為鈍角時，F(xiàn)做負功；F、v夾角為直角時，F(xiàn)不做功.,一、對功的理解,1.力對物體是否做功，決定于兩個因素：做功的力；物體在力的方向上的位移.而與其他因素，諸如物體運動的快慢、運動的性質(zhì)、接觸面是否光滑、物體質(zhì)量的大小等均無關(guān)系. 2.

4、功是一個過程量，描述的是力在物體沿力的方向上發(fā)生位移的過程中的積累效應(yīng).,例1下列關(guān)于力做功的說法正確的是() A.凡是受到力的作用的物體，一定有力對物體做功 B.凡是發(fā)生了位移的物體，一定有力對物體做功 C.只要物體受力的同時又有位移發(fā)生，則一定有力對物體做功 D.只要物體受力，又在力的方向上發(fā)生了位移，則一定有力對物體做功,解析力和在力的方向上的位移是做功的兩個不可缺少的因素，故只有選項D正確.,答案D,二、功的計算 1.對WFscos 的理解 (1)WFscos 僅適用于計算恒力的功，不能直接用于求變力做功. (2)F表示力的大小，s表示力的作用點相對于地面的位移的大小(s也常常說是物體

5、相對于地面的位移大小)，表示力和位移方向間的夾角.,(3)公式可以表達為WFscos ，意義是功等于沿力F方向的分位移與力的乘積；公式也可以表達為WFcos s，意義是功等于位移與沿位移方向的分力的乘積.,2.幾個力的總功的求法 (1)先由WFscos 計算各個力對物體所做的功W1、W2、W3、然后求所有力做功的代數(shù)和，即W合W1W2W3. (2)先由力的合成或根據(jù)牛頓第二定律求出合力F合，然后由W合F合scos 計算總功，此時為F合的方向與s的方向間的夾角.,例2如圖2所示，質(zhì)量為m2 kg的物體靜 止在水平地面上，受到與水平地面夾角為 37、大小F10 N的拉力作用，物體移動 了s2 m，

6、物體與地面間的動摩擦因數(shù)0.3，g取10 m/s2.求：(sin 370.6，cos 370.8),圖2,(1)拉力F所做的功W1；,解析對物體進行受力分析，如圖所示. W1Fscos 1020.8 J16 J,答案16 J,(2)摩擦力f所做的功W2；,解析NGFsin 20 N100.6 N14 N fN0.314 N4.2 N W2f scos 1804.22 J8.4 J,答案8.4 J,(3)重力G所做的功W3；,解析W3Gscos 900,(4)彈力N所做的功W4；,解析W4Nscos 900,答案0,答案0,(5)合力F合所做的功W.,解析WW1W2W3W47.6 J 也可由合力

7、求總功 F合Fcos f100.8 N4.2 N3.8 N F合與s方向相同，所以WF合s3.82 J7.6 J.,答案7.6 J,三、對功的正、負的理解及判定,1.功是標量，功的正、負既不表示方向，也不表示功的大小，只表示是動力做功還是阻力做功. 2.功的正、負判定 (1)根據(jù)力和位移的夾角判斷.例如(如圖3所示)，物體a由斜面頂端靜止滑下，a受到的重力G對物體做正功，因為重力G與位移L之間的夾角小于90.,圖3,(2)根據(jù)運動物體的速度方向和受力方向的夾角判斷.例如，人造地球衛(wèi)星在橢圓軌道上運行，由如圖4所示中的人造地球衛(wèi)星由a點運動到b點的過程中，萬有引力做負功.因為萬有引力的方向和速度

8、方向的夾角大于90.,圖4,例3一人乘電梯從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，則電梯對人的支持力的做功情況是() 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,解析在加速、勻速、減速的過程中，電梯對人的支持力與人的位移方向始終相同，所以電梯對人的支持力始終對人做正功，故D正確. 答案D,例4如圖5所示，物體在力的作用下在水平面上發(fā)生一段位移s，試分別計算這四種情況下力F對物體所做的功.設(shè)在這四種情況下力F和位移s的大小都相同：F10 N，s1 m，角的大小如圖所示，分別說明

9、每種情況下力F做功的正負，并求出各力做的功.,圖5,解析甲圖中力F做正功,乙圖中力F做負功,丁圖中力F做正功，WFs10 J.,1.下列四幅圖片所描述的情景中，人對物體做功的是(),對功的理解,解析A項中人對物體做正功； B項中力和位移垂直，不做功； C項中重物位移為零，不做功； D項中人對拖把做正功.故A、D正確. 答案AD,正功、負功的判定,2.質(zhì)量為m的物體放在粗糙的水平面上，受到水平力F的作用，下列敘述中正確的是() A.如果物體做勻加速直線運動，則力F一定做正功 B.如果物體做勻加速直線運動，則力F可能做負功 C.如果物體做勻減速直線運動，則力F可能做正功 D.如果物體做勻減速直線運

10、動，則力F可能做負功,解析物體在粗糙的水平面上運動一定受到摩擦阻力，當物體在力F作用下做勻加速直線運動時，力F與位移的夾角為0，力對物體一定做正功； 當物體在力F作用下做勻減速直線運動時，力F與位移的夾角可以為0也可以為180，故力對物體可以做正功，也可以做負功. 答案ACD,功的計算,3.用水平恒力F作用于質(zhì)量為m的物體，使之在光滑的水平面上沿力的方向移動距離s，恒力F做功為W1；再用該恒力作用在質(zhì)量為2m的物體上，使之在粗糙的水平面上移動同樣的距離s，恒力F做功為W2，則兩次恒力做功的關(guān)系是() A.W1W2 B.W1W2 C.W1W2 D.無法判斷,解析物體沿力的方向運動，恒力做功就是指

11、力F做的功，根據(jù)WFscos ，兩次做功中的F、s、均相同，所以兩次F做功相同，即W1W2. 答案C,4.如圖6所示，利用斜面從貨車上卸貨，每包貨物的質(zhì)量m20 kg，斜面傾角37，斜面的長度l0.5 m，貨物與斜面間的動摩擦因數(shù)0.2，求貨物從斜面頂端滑到底端的過程中受到的各個力所做的功以及合外力做的功.(取g10 m/s2),圖6,解析斜面上的貨物受到重力G，斜面支持力N和摩擦力f共三個力的作用.貨物位移的方向沿斜面向下，可以用正交分解法，將貨物所受的重力分解到與斜面平行的方向和與斜面垂直的方向.可以看出，三個力中重力和摩擦力對貨物做功，而斜面支持力對貨物沒有做功.其中重力G對貨物做的功,W1mglsin 3720100.50.6 J60 J.,支持力N對貨物沒有做功W20. 摩擦力f對貨物做負功 W3mgco