高中物理人教版必修2课件第7章 2.功

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1、2 功 1 如果一个物体受到 的作用 并且物体在 发生了一段 就说这个力对物体做了机械功 简称功 2 功的计算公式是W 即力对物体做的功等于力的大小 位移的大小以及力和位移夹角的 的乘积 3 功的正负 功是标量 只有 没有 但有正负 正功表示力对物体做动力功 负功表示力对物体做 功 往往说成是物体克服这个力做功 力 力的方向上 位移 Flcos 阻力 余弦 大小 方向 4 下列关于力做功的说法中 正确的是 A 人用300N的力将足球踢出 球在空中飞行了40m 则人对足球做功1200J B B 人用力推物体 但物体未被推动 人对物体做功为零C 物体竖直上升时 重力不做功D 只有恒力才能做功 变力

2、不能做功解析 人用300N的力将足球踢出 在力的方向上发生的位移不是40m 故人对足球做的功不是1200J A错 力做功的条件是在力的方向上发生位移 B对 物体上升时 受到重力 且在重力的方向上发生了位移 重力做负功 C错 恒力和变力均可做功 D错 5 起重机竖直吊起质量为m的重物 上升的加速度是a 上升的高度是h 则起重机对货物所做的功是 C A mghB mahC m g a hD m g a h解析 由重物上升的加速度为a可知 起重机对货物的作用力大小为m g a 方向向上 位移为h 方向也向上 故起重机对货物做的功为m g a h C正确 知识点1 做功的判断 根据做功的条件 有时候即

3、使使出了力气 即使让物体运动了 也未必对物体做了功 如图7 2 1所示的是果农挑荔枝的情景 图7 2 1 讨论 有 相同 有 没有 垂直 没有 1 果农从地面挑起荔枝的过程中 对扁担 做功 因为这段时间内他挑担子的力和担子位移的方向 2 当果农挑着荔枝筐行走时 不考虑担子重心的上下移动 他对扁担 作用力 对扁担 做功 因为此时果农肩膀对扁担的支持力与位移方向 在力的方向上 位移 1 做功的两个条件 缺一不可 1 力的作用 2 在力的方向上发生了位移 2 不做功的特殊情况 1 有力但无位移 如推箱子但没有把箱子推动 2 无力但有位移 如匀速直线运动 所受合外力为零 虽 发生了位移但也不做功 3

4、有力有位移 但位移与力垂直 如匀速圆周运动 合外 力与速度时刻垂直 合外力也不做功 例1 关于力对物体的做功情况 下列说法中不正确的 是 A 物体做自由落体运动时 重力对物体一定做功B 行星绕太阳在圆轨道上运行时 引力对物体不做功C 沿斜坡向上加速行驶的汽车 牵引力一定做功D 细绳的一端固定 另一端拴一小球 使小球在竖直平面内做匀速圆周运动 绳的拉力有做功 解析 根据力对物体做功的两个条件 即力和在力的方向上发生位移可知 物体做自由落体运动时 重力方向和物体的位移方向相同 重力对物体有做功 行星绕太阳在圆轨道上运行时 引力和物体的速度方向时刻垂直 故引力不做功 沿斜坡向上加速行驶的汽车 牵引力

5、方向与位移方向相同 做正功 绳的拉力方向与小球的运动方向时刻垂直 不做功 答案 D 触类旁通 1 如图7 2 2所示 小物块位于光滑的斜面上 斜面位于光滑的水平地面上 从地面上看 在小物块沿斜面下滑的过 程中 斜面对小物块的作用力 A 垂直于接触面 做功为零 图7 2 2 B 垂直于接触面 做功不为零C 不垂直于接触面 做功为零D 不垂直于接触面 做功不为零解析 滑块在往下滑动的过程中 斜面也会向右运动 斜面对滑块的作用力垂直于接触面 但滑块下滑的位移不与斜面平行 即不与作用力垂直 则做功不为零 故答案B正确 B 知识点2 功的理解和计算 伏尔加河上的纤夫 是俄国著名现实主义画家列宾的代表作

6、描述的是纤夫们拉着船前行的情景 如图7 2 3所示 图7 2 3 讨论 做功 沿位移 垂直于位移 沿位移 1 纤夫拉船的力的方向与船前进的方向往往不在同一条直线 而是有一定的夹角 不在同一方向时 拉力对船 填 做功 或 不做功 2 根据力的合成与分解 可以把纤夫拉船的力分解成 方向的力和 方向的力 再用 方向的分力乘位移求解拉力做的功 1 做功的理解 1 位移l 在公式W Flcos 中 l必须是力F的作用点的 位移 2 合力功 分力功 每个作用在物体上的力都可能会做功 合力会 分力也会 因此计算功时 应明确是合力功还是某个分力的功 3 正功 不表示功的方向 功没有方向 表示力F是物体 运动的

7、动力 它使物体的运动加强 4 负功 不表示功的方向 表示力F是物体运动的阻力 它使物体的运动减弱 5 力对物体运动的改变 只要合外力F不为零 物体的运动状态都会改变 当F与作用点的位移l垂直时 F做功为零 2 合外力做功的计算 1 合外力做的功等于各个分力所做的功的代数和 W W1 W2 Wn 2 用分力计算合外力总功时 应当注意不要重复计算 即在计算时要把握住哪些是分力 哪些不是分力 合外力和其分力 有着共同作用的物体和作用点 3 变力做功的计算 1 平均力法 当力的方向不变 大小与位移成线性 一次函 数 关系时 可利用此方法求解 即W F1 F22 lcos 2 图象法 变力做功中 可用F

8、 l图象所包围的面积表示力对物体做的功 如图7 2 4中阴影部分的面积 图7 2 4 3 微元法 分段法 把物体的运动过程分为若干个小段 这样每小段都可看做直线 先求每小段上的功 再全部相加即可 4 化变为恒法 等效替换法 有时候表面看起来是变力做 功 但是经过适当变换可以转换成恒力做功 图7 2 5 如图7 2 5所示 一辆拖车通过光滑的定滑轮将一物体G匀速提升 要求拖车从A点水平移动到B点时对物体所做的功 拖车对绳子的拉力为变力 但由于物体匀速上升 所以可认为拖车对物体所做的功等于绳子对物体所做的功 且F G 作用点的有效位移为绳长OA与OB之差 这样变力做功问题就转化成了恒力做功问题 例

9、2 如图7 2 6所示 光滑的斜面B放在水平面上 斜面底端有一重G 2N的金属块A 斜面高h 15 cm 倾角 60 用一水平力F推A 在将A推到顶端的过程中 A B都做匀速运动 且B运动的距离L 30cm 求 1 此过程中力F所做的功 2 金属块克服斜面支持力所做的功 图7 2 6 图7 2 7 图7 2 8故作用点在支持力的方向上的位移s OD h 触类旁通 2 一物体在相互垂直的两个共点力F1 F2作用下运动 运动过程中F1对物体做的功为3J F2对物体做的功为4J 则 F1与F2的合力对物体做的功为 C A 1JC 7J B 5JD 无法计算 解析 合力对物体做的功等于各个分力对物体所

10、做的功之和 3 如图7 2 9所示 竖直向上的恒力F通过滑轮将物体 提升了h 求力F做的功 图7 2 9 知识点3 功的正负 如图7 2 10所示 小明用各种角度的推力去推箱子 箱子被推力推着向右运动 箱子向左运动 小明用推力逐渐阻止箱子运动 图7 2 10 讨论 正 负 1 图7 2 11中 当 时 cos 0 力F和位移l的 1 功是标量 不能说 正功与负功相反 也不能说 正功大于负功 它们仅表示是动力做功还是阻力做功 2 方向垂直 力F不做功 W 0 图7 2 11 图7 2 12 图7 2 13 2 一个力对物体做负功 往往说成 物体克服这个力做功 如刹车时摩擦力对汽车做负功 意味着汽

11、车克服摩擦力做功 重力对竖直上抛的物体做负功 意味着物体克服重力做功 计算物体克服某个力所做的功时 其值要取绝对值 例3 一人乘电梯从1楼到30楼 在此过程中经历了先加速 后匀速 再减速的运动过程 则电梯支持力对人做功的 情况是 A 加速时做正功 匀速时不做功 减速时做负功B 加速时做正功 匀速和减速时做负功C 加速和匀速时做正功 减速时做负功D 始终做正功 答案 D 触类旁通 4 双选 如图7 2 14所示 质量为m的木块放在倾角 为 的斜面上与斜面一起水平向左匀速运动 则木块 A 对斜面的压力大小为mgcos AC B 所受的支持力对木块不做功C 所受的摩擦力对木块做负功D 所受的摩擦力方

12、向可能沿斜面向下 图7 2 14 5 物体在合外力作用下做直线运动的v t图象如图7 2 15所示 下列表说法正确的是 A A 在0 1s内 合外力做正功B 在0 2s内 合外力总是做负功C 在1 2s内 合外力不做功D 在0 3s内 合外力总是做正功 图7 2 15 做功的判断1 确定力 判断做功时 应首先确定要判断哪个力做的功 2 一个力F做的功只与两个因素有关 与其他因素无关 1 这个力F的大小与被作用物体的质量 所受的其他力及所处的环境等无关 2 F的作用点在F的方向上的位移l lcos 例4 用水平恒力F作用于质量为M的物体上 使之在光滑水平面上沿F的方向移动距离l 此时F做功为W1

13、 若再用该恒力F作用于质量为m m M 的物体上 使之在粗糙的水平面上也沿F移动距离l 则这时F做功为W2 两次过程中恒力 F做功的大小关系为 A W1 W2C W1 W2 B W1 W2D 无法确定 错因 因为移动的距离相同 作用的物体越重 需要做的功越多 因此W1 W2 这种错觉的产生来源于生活经验 移动越重的物体要花费越大的精力 做更多的功 这种情况下作用力F已经不相同了 正解 两物体所受的力均为恒力且相等 在力的方向上发 生相同的位移 由W Flcos 可知W1 W2 答案 C 触类旁通 6 2011年惠阳高级中学期末 分别在光滑水平面 粗糙水平面和粗糙斜面上推同一物体 如图7 2 1

14、6甲 乙 丙所示 如果图示中的推力F大小相等 在物体发生大小相等的位移时 推 力对物体所做的功 图7 2 16 A 在光滑水平面上较大C 在粗糙斜面上较大 B 在粗糙水平面上较大D 相等 D 摩擦力做功 相互作用力做功 1 摩擦力做功的特点 摩擦力可以做正功 也可以做负功 还可以不做功 1 静摩擦力做功举例 当物体在倾斜的传送带上随传送带一起向上运动时 静摩 擦力做正功 若随传送带向下运动 则静摩擦力做负功 在粗糙的水平圆盘上 物体随圆盘做圆周运动时 静摩擦 力提供向心力 不做功 2 滑动摩擦力做功举例 如图7 2 17所示 将物体轻轻放在运动的传送带上时 滑动摩擦力做正功 当传送带不动 物体

15、冲上传送带时 滑动摩擦力做负功 当物体在地面上滑动 地面受到的摩擦力不做功 图7 2 17 2 作用力与反作用力做功 1 作用力与反作用力的特点 大小相等 方向相反 在同 一直线上 但作用在不同物体上 2 运动特点 作用力 反作用力作用下的物体可能向相反方向运动 也可能向同一方向运动 也可能一个运动而另一个静止 还可能两个物体都静止 3 由W Flcos 可以判断 作用力的功与反作用力的功 没有必然的关系 即不一定一正一负 不一定大小相等 例5 关于摩擦力做功 以下说法正确的是 A 滑动摩擦力总是做负功B 滑动摩擦力一定做功C 静摩擦力对物体一定不做功D 静摩擦力对物体可以做正功 也可以做负功错因 误认为滑动摩擦力阻碍相对运动 所以总是做负功 错选A 误认为受滑动摩擦力的物体一定运动 所以滑动摩擦力一定做功 错选B 误认为物体受静摩擦力 力的作用点不移动 所以静摩擦力对物体一定不做功 错选C 正解 摩擦力是阻碍物体的相对运动或相对运动趋势 而不是阻碍运动 摩擦力可以为动力 也可以为阻力 摩擦力方向还可以与运动方向相垂直 所以摩擦力做功的各种可能情况都有 要判断力是否做功和做功的正负 要看力与位移的夹角 答案 D