粤教版物理必修二ppt课件《7.2功》

第七章机械能守恒定律第七章机械能守恒定律若起重机提着货物静止不动，拉力对货物是否做功了？若起重机提着货物静止不动，拉力对货物是否做功了？水平地面对列车的支持力是否做功了？水平地面对列车的支持力是否做功了？如果是提着货物水平运动呢？如果是提着货物水平运动呢？做功的两个不可缺少的因素是什么呢？做功的两个不可缺少的因素是什么呢？1功的概念：功的概念：一个物体受到力的作用，并在力的方向上一个物体受到力的作用，并在力的方向上发生了发生了位移位移，我们就说这个力对物体做了功。，我们就说这个力对物体做了功。作用在物体上的作用在物体上的力力物体在力的方向上发生的物体在力的方向上发生的位移位移F Fl力的方向与物体运动的方向相同力的方向与物体运动的方向相同F F表示力的大小，表示力的大小，l l表示位移的大小，用表示位移的大小，用W W表示力表示力F F所做的功：所做的功：如果力如果力F F与位移与位移的方向既不垂直的方向既不垂直又不相同呢？又不相同呢？lF力力F的方向与运动方向成任意的角度的方向与运动方向成任意的角度F1F2F FFF1F2F F1 1所做的功等于所做的功等于F F1 1l lF F2 2所做的功等于所做的功等于0 0力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小、力力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小、力与位移夹角的余弦这三者的乘积。与位移夹角的余弦这三者的乘积。1J=1N1m=1Nm功功的单位是的单位是焦耳焦耳，简称，简称焦焦，符号是，符号是J。功是标量功是标量FFl=0FFl0lFF思考与讨论：思考与讨论：用力用力F F拉动物体分别在光滑水平面上加速运动拉动物体分别在光滑水平面上加速运动l l；在粗糙；在粗糙水平面上匀速移动水平面上匀速移动l l；沿斜面向上减速移动；沿斜面向上减速移动l l，哪种情况，哪种情况下力下力F F做的功多？做的功多？撤去力撤去力F F后，物体继续运动了一段位移，那么后，物体继续运动了一段位移，那么F F做的功又做的功又是多少？是多少？注意：力注意：力F F对物体做功，只跟力的大小、位移的大小对物体做功，只跟力的大小、位移的大小以及两者的夹角有关以及两者的夹角有关，而与物体受力后通过这段位，而与物体受力后通过这段位移做什么运动、是否还受其他力等因素无关。移做什么运动、是否还受其他力等因素无关。力力F F与与l l必须具备同时性必须具备同时性。正负正负当当 00，W0W0。力。力F F对物体做正功。对物体做正功。当当=/2/2时，时，coscos=0=0，W=0W=0。力。力F F对物体不做功。对物体不做功。当当/2/2时，时，coscos00，W0W0。力。力F F对物体做负功。对物体做负功。物体克服力物体克服力F F做功（取绝对值）做功（取绝对值）功是标量，那么这个正负该怎么解释呢？功是标量，那么这个正负该怎么解释呢？正功：表示动力做功，使物体能量增加。正功：表示动力做功，使物体能量增加。负功：表示阻力做功，使物体能量减少。负功：表示阻力做功，使物体能量减少。3几个力做功的计算几个力做功的计算例例1 1：如图，一个物体在拉力：如图，一个物体在拉力F F的作用下，水的作用下，水平向右移动位移为平向右移动位移为s s，求各个力对物体做的，求各个力对物体做的功是多少；各个力对物体所做功的代数和如功是多少；各个力对物体所做功的代数和如何；物体所受的合力是多少；合力所做的功何；物体所受的合力是多少；合力所做的功是多少。是多少。FsF所做的功为：所做的功为：W1Fscos，滑动摩擦力滑动摩擦力f所做的功为：所做的功为：W2fscos1800fs合力所做的功为：合力所做的功为：WF合合scos00（Fcosf）s各个力对物体所做功的代数和为：各个力对物体所做功的代数和为：W=W1+W2=(Fcosf）s根据正交分解法求得物体所受的合力根据正交分解法求得物体所受的合力F=Fcosf，合力方向向右，与位移同向；，合力方向向右，与位移同向；FFNfGs解：解：G和和FN不不做功，因它们做功，因它们和位移的夹角和位移的夹角为为900；结论：总功等于合力所做的功。结论：总功等于合力所做的功。计算合外力的功有两种方法：计算合外力的功有两种方法：计算合外力的功有两种方法：计算合外力的功有两种方法：1、先分别求出各个外力的功、先分别求出各个外力的功W1=F1lcos1，W2=F2lcos2，再把各个外力的功代数相加；再把各个外力的功代数相加；2、先求出合外力，再根据、先求出合外力，再根据W=F合合lcos计计算功，注意算功，注意应应是合外力与位移是合外力与位移l之之间间的的夹夹角。角。2.如图所示，质量为如图所示，质量为m的物体静止在倾角为的物体静止在倾角为的斜面上，物的斜面上，物与斜面的动摩擦因数为与斜面的动摩擦因数为，现使斜面体与物共同以加速度，现使斜面体与物共同以加速度a向左匀加速运动位移向左匀加速运动位移L，则弹力、摩擦力对物体所做的功、，则弹力、摩擦力对物体所做的功、斜面体对物体所做的功为多少？合力对物块所做的功分别斜面体对物体所做的功为多少？合力对物块所做的功分别是多少是多少L关于作用力和反作用力做功的关系关于作用力和反作用力做功的关系,下列说法正确的是：下列说法正确的是：()A.当作用力做正功时，反作用力一定做负功当作用力做正功时，反作用力一定做负功.B.当作用力不做功时，反作用力也不做功当作用力不做功时，反作用力也不做功.C.作用力和反作用力所做的功一定大小相等，正负符作用力和反作用力所做的功一定大小相等，正负符号相反号相反.D.作用力做正功时，反作用力也可能做负功作用力做正功时，反作用力也可能做负功.D小结：小结：一对作用力和反作用力，可以两个力均不做功；一对作用力和反作用力，可以两个力均不做功；可以一个力做功，另一个力不做功；也可以一个力做可以一个力做功，另一个力不做功；也可以一个力做正功，另一个力做负功；还可以两个力均做正功或均正功，另一个力做负功；还可以两个力均做正功或均做负功做负功.巩固巩固1、质量为、质量为m的物块放在光滑的水平面上的物块放在光滑的水平面上,绳的一端绳的一端固定，在绳的另一端经动滑轮用与水平方向成固定，在绳的另一端经动滑轮用与水平方向成角、角、大小为大小为F的力拉物块，如图示，将物块由的力拉物块，如图示，将物块由A点拉至点拉至B点，点，前进前进S，求外力对物体所做的总功有多大？，求外力对物体所做的总功有多大？FABs解一：注意解一：注意W=FScos中的中的S应是力的作用点的位移应是力的作用点的位移,当物体向右移动当物体向右移动s时，力时，力F的作用点既有水平位移的作用点既有水平位移S，又有沿绳向的位移又有沿绳向的位移S，合位移为，合位移为S合合，S合合=2Scos(/2)W=FS合合cos(/2)=FS(1+cos)解二：外力对物体所做的总功等效于水平绳和斜绳上解二：外力对物体所做的总功等效于水平绳和斜绳上的两个力做功的代数和的两个力做功的代数和FFW=FS+FScos=FS（1+cos)S合合sFABsF10人在人在A点拉着绳通过一定滑轮吊起质量点拉着绳通过一定滑轮吊起质量m=50Kg的的物体，如图所示，开始绳与水平方向夹角为物体，如图所示，开始绳与水平方向夹角为600，当人，当人匀速提起重物由匀速提起重物由A点沿水平方向运动点沿水平方向运动s=2m而到达而到达B点，点，此时绳与水平方向成此时绳与水平方向成300角，求人对绳的拉力做了多少角，求人对绳的拉力做了多少功功?【解析解析】人对绳的拉力大小虽人对绳的拉力大小虽然始终等于物体的重力，但方然始终等于物体的重力，但方向却时刻在变，而已知的位移向却时刻在变，而已知的位移s方向一直水平，方向一直水平，所以无法利用所以无法利用W=Flcos直接求拉力的功直接求拉力的功而绳对物体的拉力则是恒力，可求出绳对物体的拉力的功而绳对物体的拉力则是恒力，可求出绳对物体的拉力的功设滑轮距地面的高度为设滑轮距地面的高度为h，人由人由A走到走到B的过程中，重物上升的高度的过程中，重物上升的高度等于滑轮右侧绳子增加的长度，即：等于滑轮右侧绳子增加的长度，即：你能分别计算你能分别计算出弹簧的弹力出弹簧的弹力对物体做的功对物体做的功吗？吗？在弹簧将物体拉回或弹出的过程中，弹力是一个变力，在弹簧将物体拉回或弹出的过程中，弹力是一个变力，它所做的功就是变力做功，力它所做的功就是变力做功，力F F的大小时刻在变化，所的大小时刻在变化，所以我们不能用以我们不能用W=FlcosW=Flcos来求解。来求解。公式公式W=FlcosW=Flcos只适用于大小和方向只适用于大小和方向均不变的均不变的恒力恒力做功做功巩固巩固2、一辆马车在力、一辆马车在力F=100N的作用下绕半径为的作用下绕半径为50m的圆形轨道做匀速圆周运动，当车运动一周回到原的圆形轨道做匀速圆周运动，当车运动一周回到原位置时，车子克服阻力所做的功为多少？位置时，车子克服阻力所做的功为多少？解：解：阻力的方向时刻在变，是变力做功的问题，不阻力的方向时刻在变，是变力做功的问题，不能直接由功的公式计算。能直接由功的公式计算。采用微元法解之，将圆分成很多很多小段，在这些小采用微元法解之，将圆分成很多很多小段，在这些小段中，力可以看作恒力，于是段中，力可以看作恒力，于是Wf=fs1cosfs2cosfs3cosfs4cos=fs=Fs=F2R=3.14104JW克克=Wf=3.14104J用平均力法用平均力法.铁锤每次做功都用来克服铁钉阻力做的功，铁锤每次做功都用来克服铁钉阻力做的功，但摩擦阻力不是恒力，其大小与深度成正比，但摩擦阻力不是恒力，其大小与深度成正比，F=-f=kx，可用平均阻力来代替，可用平均阻力来代替.如图如图(a)巩巩固固5.用用铁铁锤锤将将一一铁铁钉钉击击入入木木块块，设设木木块块对对铁铁钉钉的的阻阻力力与与铁铁钉钉进进入入木木块块内内的的深深度度成成正正比比.在在铁铁锤锤击击第第一一次次时时，能能把把铁铁钉钉击击入入木木块块内内1cm，问问击击第第二二次次时时，能击入多少深度能击入多少深度?(设铁锤每次做功相等设铁锤每次做功相等)解一：解一：x1x2(a)第一次击入深度为第一次击入深度为x1，平均阻力，平均阻力F1=1/2kx1，做功为做功为W1=F1x1=1/2kx21.第二次击入深度为第二次击入深度为x1到到x2，平均阻力平均阻力F2=1/2k(x2+x1),位移为位移为x2-x1，做功为做功为W2=F2(x2-x1)=1/2k(x22-x21).两次做功相等：两次做功相等：W1=W2.解后有：解后有：x2x1=1.41cm.x=x2-x1=0.41cm.解二：用图像法解二：用图像法因为阻力因为阻力F=kx,以以F为纵坐标，为纵坐标，F方向上的位移方向上的位移x为为横坐标，作出横坐标，作出F-x图像，如图图像，如图(b)，xF0 x1x2kx1kx2(b)曲线下面积的值等于曲线下面积的值等于F对铁钉做的功对铁钉做的功.（示功图）（示功图）因因S1=S2(面积面积)，即：，即：1/2kx21=1/2k(x2+x1)(x2-x1)，解后有：解后有：x2x1=1.41cm.x=x2-x1=0.41cm.恒力做功时，恒力做功时，F与与x图象图象xF0 x0F0W=F0 x0W2=kx1x+k(x1+x)x+x+k(x1+2x)x+如图所示，在一个足够大的水池中有一个边长为如图所示，在一个足够大的水池中有一个边长为a的正方的正方体木块静止地浮在水面上，其体积的一半浸在水中体木块静止地浮在水面上，其体积的一半浸在水中.现竖现竖直向下缓慢压木块，使木块上表面与水面相平，求此过直向下缓慢压木块，使木块上表面与水面相平，求此过程中压力对木块做的功程中压力对木块做的功.(已知水的密度为已知水的密度为水水）mgFx为木块缓慢向下运动的位移，为木块缓慢向下运动的位移，oxa/2。根据平衡条件：根据平衡条件：初始状态：初始状态：由上三式可得：由上三式可得：F浮浮F0 x图线与图线与x轴所围的