功回忆:1、做功的两个必要因素: (1)作用在物体上的力(2)物体在力的方向上移动的距离2、公式:W = F l 一、功的定义:一个物体受到力的作用,且在力的方向上移动了一段位移,称这个力对物体做了功 力对物体做功是和一定的运动过程有关的,功是一个过程量功所描述的是力对空间(位移)的积累效应二、做功的两个要素: (1)作用在物体上的力(2)物体在力的方向上发生的位移三、功的表达式 1、力的方向与物体的运动方向一致 物体m在水平力F的作用下水平向前行驶的位移为l,如图所示,则力F对物体所做的功为:W=FlF表示力的大小,l表示位移的大小,W表示力对物体所做的功2、如果力的方向与运动方向垂直当力的方向跟位移方向垂直时,物体在力的方向上没有发生位移,力对物体不做功,即做功为零 即 W = 0F 匀速运动l3、当力的方向与位移方向成某一角度时时物体m在与水平方向成α角的力F的作用下,沿水平方向向前行驶的距离为l ,如图所示,求力F对物体所做的功 由于物体所受力的方向与运动方向成一夹角α,可根据力F的作用效果把F沿两个方向分解:即跟位移方向一致的分力F1,跟位移方向垂直的分力F2,如图所示: 跟据做功的两个不可缺少的因素可知:分力F1对物体所做的功等于F1l 。
而分力F2的方向跟位移的方向垂直,物体在F2的方向上没有发生位移,所以分力F2所做的功等于零所以,力F所做的功W=W1+W2=W1=F1l =Flcosα若将位移 l 分解,结果如何?Fll1l2α90l1=l cosα l2=l sinαW1= Fl 1= F lcos αW2= 0W= F lcos α总结得出:力F对物体所做的功等于力的大小、位移的大小、力和位移夹角的余弦这三者的乘积即:W=Flcosα其中:W表示力对物体所做的功,F表示物体所受到的力,l表示物体所发生的位移,α表示力F和位移之间的夹角说明:1、两种理解:(1)在位移方向的分力与位移的乘积; (2)力与位移在力的方向的分量的乘积2、在SI制中,功的单位为焦,1J=1N·m在用功的公式计算时,各量要求统一采用国际单位制3、功是标量,只有大小,没有方向,但有正负之分4、此公式只能用来计算恒力功αCOSαW物理意义义COSα= 0COSα>0COSα<0π/2<α≤πα<π/2α=π/2W = 0W > 0W<0表示力F对物体不做功表示力F对物体做正功表示力F对物体做负功四、功的正负:正功的意义是:力对物体做正功,表明此力的效果是促进物体的运动,是动力。
负功的意义是:力对物体做负功,表明此力的效果是阻碍了物体运动,是阻力一个力对物体做负功,也可说成物体克服这个力做了功(正值) 比较-8J的功与5J的功谁大?例题:一个质量m=150kg的物体,受到与水平方向成θ=37°角斜向上方的拉力F=500N,在水平地面上移动的距离l=5m物体与地面间的滑动摩擦力F阻=100N求(1)各个力对物体所做的功(2)各个力对物体做功的代数和(3)物体所受的合力(4)合力对物体做的功解析(1)拉力F对物体所做的功为 W1= Flcos37°=2000J摩擦力F阻对物体所做的功为 W2= F阻lcos180°= -500J(2)各力做功的代数和 W=W1+W2=1500J(3)物体所受的合力 F合= Fcos37°- F阻=300N(4)合力对物体所做的功 W= F合l=1500J结论:几个力对一个物体做功的代数和,等于这几个力 的合力对物体所做的功五、总功的求法方法一:先求每一个力所做的功,再求它们 的代数和;方法二:先求合力,再求合力所做的功1、起重机将质量为100 kg的重物竖直向上移动了2m,下列三种情况下,做功的力各有哪几个?每个力做了多少功?是正功还是负功?(不计阻力,g=9.8m/s2) (1)匀加速提高,加速度a1=0.2m/s2; (2)匀速提高;(3)匀减速下降,加速度大小a2=0.2m/s2.解:(1)拉力和重力;W拉=2×103J,WG= -1.96×103 J;拉力做正功,重力做负功(2)拉力和重力;均等于1.96×103 J;拉力做正功,重力做负功(3)拉力和重力;拉力做功-2×103 J;重力做功1.96×103 J;拉力做负功,重力做正功2、以一定的初速度竖直向上抛出一小球,小球上升的最大高度为h,空气阻力的大小恒为f,则从抛出至落回到原出发点的过程中,空气阻力对小球做的功为 ( C )A.零 B. -fh C.-2fh D.-4fh解析:在小球从抛出至落回原地的过程中,小球所受阻力的方向变化了,所以是变力,如何求这一变力做的功,可分段处理。
点拨:对于变力所做的功,可分段处理,求出每一段上(转换为恒力)该力所做的功,再求各段上功的代数和,或者求平均力,再求平均力所做的功3、如图在光滑的水平面上,物块在恒力F=100 N的作用下从A点运动到B点,不计滑轮的大小,不计绳与滑轮的质量及绳、滑轮间的摩擦,H=2.4m,α=37°,β=53°,求拉力F做的功答案:100 JABαβFH小 结一、做功的两个必要因素1、作用在物体上的力2、物体在力的方向上发生一段位移二、功的一般计算公式W=Flcosα三、功是标量,国际单位制中单位为J四、功的正负的物理意义:力对物体做正功,该力成为物体运动的动力力对物体做负功,该力成为为物体运动的阻力五、总功的求法1、先求每一个力所做的功,在求它们的代数和;2、先求合力,再求合力所做的功。