《高中物理第四章机械能和能源1功课件教科版必修2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理第四章机械能和能源1功课件教科版必修2（32页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1功 第四章机械能和能源 学习目标 1 理解功的概念 会用公式W Fxcos 进行计算 2 理解正 负功的概念及其物理意义 3 理解总功的概念 能计算多个外力对物体做的总功 内容索引 重点探究启迪思维探究重点 达标检测检测评价达标过关 自主预习预习新知夯实基础 自主预习 一 做功与能量转化1 功的定义 如果物体受到的作用 并在力的上发生了位移 我们就说力对物体做了功 2 功的两个要素 和沿力的方向发生的 3 功是一个量 做功的过程就是的过程 二 功的计算公式力对物体做的功等于 位移的大小 力和位移的夹角的 这三者的乘积 即W 1 力 位移为矢量 功为 填 标量 或 矢量 力 方向 力 位移 过
2、程 能量变化 力的大小 标量 余弦 Fxcos 2 F x 分别为 3 单位 国际单位制中 功的单位是 符号是 三 功的正负合力的功1 力对物体做正功和负功的条件由W Fxcos 可知 1 当0 时 W0 力对物体做功 2 当 时 W0 力对物体做功 或称物体这个力做功 3 当 时 W 力对物体不做功 力的大小 位移的大小 力与位移方向的夹角 J 焦耳 正 负 克服 0 2 总功 当一个物体在几个力的共同作用下发生一段位移时 这几个力对物体所做的总功 等于各个力分别对物体所做功的 可以证明 它也就是这几个力的对物体所做的功 代数和 合力 1 判断下列说法的正误 1 公式W Fxcos 中的x是
3、物体运动的路程 2 物体只要受力且运动 该力就一定做功 3 汽车沿斜坡向上加速行驶时 牵引力对汽车一定做功 4 功有正负之分 所以功是矢量 5 一个力对物体做了负功 则说明这个力一定阻碍物体的运动 6 力F1 F2对某物体做的功分别为10J和 15J 则力F1和F2对该物体做的总功为 5J 即学即用 答案 2 如图1所示 静止在光滑水平面上的物体 在与水平方向成60 角斜向上的力F作用下沿光滑水平面运动了10m 已知F 10N 则拉力F所做的功是 J 答案 50 图1 重点探究 答案 一 对功的理解 如图2所示 人拉着小车沿水平面匀速前进了一段距离 1 小车受几个力作用 有力 有位移 每个力都
4、做功吗 对小车做功的力中 做正功还是负功 图2 答案小车受到拉力F 重力G 支持力N和摩擦力f四个力的作用 不是每个力都做功 拉力和摩擦力做功 重力和支持力不做功 拉力做正功 摩擦力做负功 导学探究 2 拉力F一般分解为哪两个分力 F做的功与哪个分力做的功相同 答案 答案分解为水平方向的分力Fx和竖直方向的分力Fy F做的功与水平分力Fx做的功相同 对公式W Fxcos 的理解 1 某一恒力F对物体做的功 只与F x 有关 与物体的运动状态及物体是否还受其他作用力等因素无关 2 计算力F的功时要特别注意 F与x必须具有同时性 即x必须是力F作用过程中物体发生的位移 3 功是标量 没有方向 但是
5、有正负 4 公式W Fxcos 适用于计算恒力做功 若是变力 此公式不再适用 知识深化 例1如图3所示 坐在雪橇上的人与雪橇的总质量为m 在与水平地面成 角的恒定拉力F作用下 沿水平地面向右移动了一段距离x 已知雪橇与地面间的动摩擦因数为 则雪橇受到的A 支持力做功为mgxB 重力做功为mgxC 拉力做功为Fxcos D 滑动摩擦力做功为 mgx 解析支持力和重力与位移垂直 不做功 A B错误 拉力和摩擦力做功分别为W1 Fxcos W2 mg Fsin x C正确 D错误 图3 解析 答案 某物体在力F作用下水平向右运动的位移为x 拉力的方向分别如图4甲 乙所示 分别求两种情况下拉力对物体做
6、的功 二 正 负功的判断 图4 导学探究 答案 1 正 负功的理解 知识深化 2 功的正负的判断判断一个力对物体是否做功 做正功还是负功 常用的方法有以下两种 1 根据力F与位移x的夹角 进行判断 2 根据力F与速度v的夹角 进行判断 例2 多选 质量为m的物体 静止在倾角为 的斜面上 斜面沿水平方向向右匀速移动了距离x 如图5所示 物体相对斜面静止 则下列说法正确的是A 重力对物体m做正功B 合力对物体m做功为零C 摩擦力对物体m做负功D 支持力对物体m做正功 答案 解析 图5 解析物体的受力和位移如图所示 支持力N与位移x的夹角 90 故支持力做正功 D选项正确 重力与位移垂直 故重力不做
7、功 A选项错误 摩擦力f与位移x的夹角大于90 故摩擦力做负功 C选项正确 物体做匀速运动 所受合力为零 合力不做功 故B选项正确 总功的计算方法当物体在多个力的共同作用下发生一段位移时 合力对物体所做的功等于各分力对物体所做功的代数和 故计算合力的功有以下两种方法 1 先由W Fxcos 计算各个力对物体所做的功W1 W2 W3 然后求所有力做功的代数和 即W合 W1 W2 W3 2 先由力的合成或根据牛顿第二定律求出合力F合 然后由W合 F合xcos 计算总功 此时 为F合的方向与x的方向间的夹角 注意当在一个过程中 几个力作用的位移不相同时 只能用方法 1 三 总功的计算 例3如图6所示
8、 一个质量为m 2kg的物体 受到与水平方向成37 角斜向上方的力F 10N作用 物体在水平地面上从静止开始向右移动的距离为x 2m 已知物体和地面间的动摩擦因数为0 3 g取10m s2 求外力对物体所做的总功 cos37 0 8 sin37 0 6 答案 解析 图6 答案7 6J 解析物体受到的摩擦力为 f N mg Fsin37 0 3 2 10 10 0 6 N 4 2N解法1 先求各力的功 再求总功 拉力F对物体所做的功为 W1 Fxcos37 10 2 0 8J 16J摩擦力f对物体所做的功为 W2 fxcos180 4 2 2J 8 4J由于重力 支持力对物体不做功 故外力对物体
9、所做的总功W等于W1和W2的代数和 即W W1 W2 7 6J 解法2 先求合力 再求总功 物体受到的合力为 F合 Fcos37 f 3 8N 所以W F合x 3 8 2J 7 6J 针对训练如图7所示 平行于斜面向上的拉力F使质量为m的物体匀加速地沿着长为L 倾角为 的固定斜面的一端向上滑到另一端 物体与斜面间的动摩擦因数为 求作用在物体上的各力对物体所做的总功 答案 解析 图7 答案FL mgLsin mgLcos 解析选物体为研究对象 其受力如图所示 解法一 拉力F对物体所做的功为 WF FL 重力mg对物体所做的功为 WG mgLcos 90 mgLsin 摩擦力对物体所做的功为 Wf
10、 fLcos180 fL mgLcos 弹力N对物体所做的功为 WN NLcos90 0 故各力的总功为 W WF WG Wf WN FL mgLsin mgLcos 解法二 物体受到的合力为 F合 F mgsin f F mgsin mgcos 所以合力做的功为 W F合L FL mgLsin mgLcos 达标检测 1 对功的理解 多选 下列说法中正确的是A 功是矢量 正负表示其方向B 功是标量 正负表示的是外力对物体做功还是物体克服外力做功C 力对物体做正功还是做负功取决于力和位移的方向关系D 力对物体做的功总是在某过程中完成的 所以功是一个过程量 解析功是标量 正负表示的是外力对物体做
11、功还是物体克服外力做功 A错误 B正确 力对物体做正功还是做负功取决于力和位移的方向关系 故C正确 有力作用在物体上 物体在力的方向上移动了一段距离 力对物体做的功总是在某过程中完成的 所以功是一个过程量 故D正确 答案 解析 1 2 3 4 2 正负功的判断 载人飞行包是一个单人低空飞行装置 如图8所示 其发动机使用汽油作为燃料提供动力 可以垂直起降 也可以快速前进 若飞行包 包括人 在竖直匀速降落的过程中 空气阻力不可忽略 下列说法正确的是A 发动机对飞行包做正功B 飞行包的重力做负功C 空气阻力对飞行包做负功D 飞行包的合力做负功 答案 1 2 3 4 图8 3 功的计算 用水平恒力F作
12、用于质量为m的物体上 使之在光滑的水平面上沿力的方向移动距离x 恒力F做功为W1 再用该恒力作用在质量为2m的物体上 使之在粗糙的水平面上沿力的方向移动同样的距离x 恒力F做功为W2 则两次恒力做功的关系是A W1 W2B W1 W2C W1 W2D 无法判断 答案 1 2 3 4 解析物体沿力的方向运动 恒力做功就是指力F做的功 根据W Fxcos 两次做功过程中F x 均相同 所以两次F做功相同 即W1 W2 解析 4 总功的计算 如图9所示 质量m 50kg的滑雪运动员从高度h 30m的坡顶由静止下滑 斜坡的倾角 37 滑雪板与雪面之间的动摩擦因数 0 1 则运动员滑至坡底的过程中 g取10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 装备质量不计 1 滑雪运动员所受的重力对他做了多少功 答案 解析 1 2 3 4 图9 答案1 5 104J 解析重力做的功为 WG mgh 50 10 30J 1 5 104J 2 各力对运动员做的总功是多少 答案 解析 1 2 3 4 答案1 3 104J 解析运动员所受合力 F合 mgsin37 mgcos37 260N合力做的功W合 F合 x 260 50J 1 3 104J
