《物理：4.1《功》课件 （粤教版必修2）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物理：4.1《功》课件 （粤教版必修2）（40页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第第4章机械能和能源章机械能和能源第一节功第一节功 核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练知能优化训练知能优化训练课前自主学案课前自主学案第第一一节节功功课标定位课标定位课标定位课标定位学学习习目目标标：1.理理解解功功的的概概念念，知知道道力力对对物物体体做做功功的条件的条件2能能推推导导功功的的一一般般计计算算式式并并能能用用它它计计算算力力对对物物体体做的功做的功3知知道道正正功功、负负功功的的概概念念，并并知知道道在在什什么么条条件件下下力力对对物物体体做做正正功功，在在什什么么条条件件下下力力对对物物体体做做负负功功重点难点：力对物体做功的计算重点难点：力对物体做功的计算课
2、前自主学案课前自主学案一、怎一、怎样样才算做了功才算做了功1功的概念功的概念一个物体受到一个物体受到_的作用，并使物体在的作用，并使物体在_上上发发生生了了一一段段_，就就说说这这个力个力对对物体做了机械功，物体做了机械功，简简称功称功2做功的两个要素做功的两个要素_和和在在力力的的方方向向上上发发生生的的_，是是做功的两个要素做功的两个要素力力力的方向力的方向位移位移力力位移位移思考感悟思考感悟1图图411中的推墙者，累得中的推墙者，累得气喘吁吁、满身大汗，这位推墙气喘吁吁、满身大汗，这位推墙者对墙做功了吗？者对墙做功了吗？提示：提示：从物理学角度而言，没有做功：有力而无从物理学角度而言，没
3、有做功：有力而无位移位移图图411二、如何计算功二、如何计算功1功的计算公式功的计算公式(1)当当恒恒力力F的的方方向向与与位位移移s的的方方向向一一致致时时，力力对对物物体所做的功体所做的功W为：为：W_.(2)当当恒恒力力F的的方方向向与与位位移移s的的方方向向成成某某一一角角度度时时，力力F对物体所做的功对物体所做的功W为：为：W_.即即力力对对物物体体所所做做的的功功等等于于力力的的大大小小、位位移移的的大大小小以以及及力力和和位位移移夹夹角角的的余余弦弦的的乘乘积积功功是是_，只有只有_，没有，没有_FsFscos标标量量大小大小方向方向2功的计算公式的适用条件功的计算公式的适用条件
4、公式公式WFscos只适用于求只适用于求_所做的功所做的功3功的单位功的单位在国际单位制中，功的单位是焦耳，符号是在国际单位制中，功的单位是焦耳，符号是J.焦焦耳耳的的定定义义：1 J等等于于_的的力力使使物物体体在在力力的的方方向向上发生上发生_的位移时所做的功即的位移时所做的功即1 J_.恒力恒力1N1 m1Nm三、功有正、负之分吗三、功有正、负之分吗1判断判断设设力力F与与位位移移s方方向向间间的的夹夹角角为为，则则由由功功的的一一般般计算公式计算公式WFscos可知可知夹夹角角的的范范围围做功情况做功情况cos0，W0，即力，即力F对对物体物体_00，W0，即力，即力F对对物体物体做做
5、_功功cos0，W0，即力，即力F对对物体物体做做_功功或或物体物体_力力F做功做功不做功不做功正正负负克服克服2.正负功的意义正负功的意义功功的的正正、负负既既不不表表示示功功的的大大小小，也也不不表表示示功功有有方方向向，它它只只是是说说明明力力对对物物体体起起动动力力作作用用还还是是阻阻力力作作用用3几个力的总功几个力的总功由由于于功功是是标标量量，所所以以当当物物体体在在几几个个力力的的共共同同作作用用下下发发生生一一段段位位移移时时，这这几几个个力力对对物物体体所所做做的的总总功功，等等于于各各个个力力分分别别对对物物体体所所做做功功的的_，也也等于这几个力的等于这几个力的_力对这个
6、物体所做的功力对这个物体所做的功代数和代数和合合思考感悟思考感悟2物物体体受受到到两两个个力力F1和和F2的的作作用用，它它们们对对物物体体做做的的功功分分别别是是3 J和和4 J若若这这两两个个力力的的方方向向互互相相垂垂直直，那么这两个力的合力做的功是多少？那么这两个力的合力做的功是多少？提示：提示：7 J核心要点突破核心要点突破一、功的理解一、功的理解1力力和和物物体体在在力力的的方方向向上上发发生生的的位位移移两两个个因因素素对对于于功功而而言言，缺缺一一不不可可，因因为为有有力力不不一一定定有有位位移移；有有位位移移也也不不一一定定有有力力特特别别强强调调指指出出：力力是是在在位位移
7、移方方向向上上的的力力；位位移移是是在在力力的的方方向向上上的位移的位移2功功是是力力在在空空间间上上的的积积累累效效果果，功功是是过过程程量量，它它与与位位移移(或或时时间间)相相对对应应因因此此在在描描述述功功的的时时候候，要要这这么么说说“在在哪哪个个过过程程中中某某个个力力做做了了多多少少功功”特特别别提提醒醒：不不要要将将物物理理学学中中的的做做功功等等同同于于人人类类活活动动和和生生产产劳劳动动中中的的“做做工工”“”“工工作作”和和“劳劳动动”物物理理学学中中的的做做功功指指特特定定的的物物理理过过程程判判定定一一个个力力是是否否做做功功时时，要要紧紧扣扣“力力”和和“力力的的方
8、方向向上上的的位位移移”这这两两个个条条件件尤尤其其要要注注意意力力和和位位移移方方向向垂垂直时，该力不做功直时，该力不做功即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)1(单单选选)如如图图412所所示示的的四四幅幅图图是是小小新新提提包包回回家家的的情情景景，小小新新对对提提包包的的拉拉力力没没有有做做功功的的是是()图图412解解析析：选选B.由由功功的的概概念念及及功功的的两两个个因因素素可可知知，只只有有同同时时满满足足力力及及在在力力的的方方向向上上有有位位移移两两个个条条件件时时，力力对对物物体体才才做做功功，A、C、D做做功功，B没没有有做做功功，故答案为故答案为B.
9、二、功的公式及正负功的理解二、功的公式及正负功的理解1功的公式的理解功的公式的理解(1)公式的适用范围：力公式的适用范围：力F为恒力为恒力(2)WFscos可可理理解解为为功功等等于于力力乘乘物物体体在在力力的的方方向上的位移或位移方向上的力乘位移向上的位移或位移方向上的力乘位移(3)在在功功的的计计算算公公式式中中，我我们们一一般般以以地地面面为为参参考系考系(4)在在功功的的计计算算中中，F与与s应应具具有有同同时时性性和和同同体体性性(5)功与物体的运动状态及运动形式无关功与物体的运动状态及运动形式无关2正负功的意义正负功的意义功是标量，功的正值与负值不是代表方向，而是功是标量，功的正值
10、与负值不是代表方向，而是表示谁对谁做功，在物体发生位移的过程中，各表示谁对谁做功，在物体发生位移的过程中，各个力的作用不同，对这个物体产生位移起推动作个力的作用不同，对这个物体产生位移起推动作用的力用的力(即动力即动力)做正功；反之，对物体产生位移做正功；反之，对物体产生位移起阻碍作用的力起阻碍作用的力(即阻力即阻力)做负功一个力对物体做负功一个力对物体做负功，往往说成物体克服这个力做功做负功，往往说成物体克服这个力做功(取绝对值取绝对值)，这两种说法意义等同，这两种说法意义等同即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)2(单选单选)关于功，下列说法中正确的是关于功，下列说法中正
11、确的是()A力对物体做功多，说明物体的位移一定大力对物体做功多，说明物体的位移一定大B力对物体做功少，说明物体的受力一定小力对物体做功少，说明物体的受力一定小C力对物体不做功，说明物体一定无位移力对物体不做功，说明物体一定无位移D功功的的多多少少是是由由力力的的大大小小和和物物体体在在力力的的方方向向上上的位移的大小确定的的位移的大小确定的解解析析：选选D.做做功功的的多多少少取取决决于于位位移移的的大大小小、力力的的大大小小及及二二者者夹夹角角的的余余弦弦三三者者之之积积，故故A、B、C错错，在在WFscos中中，scos可可理理解解为为物物体体在在力力的的方方向向上的位移，上的位移，D对对
12、三、摩擦力做功三、摩擦力做功1静摩擦力做功静摩擦力做功分分析析：在在图图413甲甲中中，光光滑滑水水平平面面上上放放着着一一辆平板车辆平板车B，车上放一物体，车上放一物体A.用力用力F拉动车上的物拉动车上的物体体A，B与与A一起以相同的速度前进，且一起以相同的速度前进，且A与与B间无间无相对滑动，则静摩擦力相对滑动，则静摩擦力f对对A做负功，做负功，f对对B做正功做正功(图图413乙乙)图图413又又如如放放在在匀匀速速转转动动的的圆圆盘盘上上随随同同圆圆盘盘M起起转转动动的的物物体体A，它它所所需需的的向向心心力力是是由由静静摩摩擦擦力力f提提供供，静静摩摩擦擦力力f的的方方向向在在任任一一
13、瞬瞬时时都都与与位位移移方方向向垂垂直直，所以静摩擦力所以静摩擦力f不做功，如图不做功，如图413丙所示丙所示结结论论：静静摩摩擦擦力力可可以以做做正正功功，也也可可以以做做负负功功，还还可以不做功可以不做功2滑动摩擦力做功滑动摩擦力做功分分析析：如如图图414所所示示，光光滑滑水水平平面面上上放放一一木木板板A，其上放一物体，其上放一物体B，物体，物体B用用细绳固定在竖直墙上，现用力细绳固定在竖直墙上，现用力F将将A从从B下面拉出，则下面拉出，则B、A间的间的滑动摩擦力对滑动摩擦力对B不做功，对不做功，对A做负功做负功图图414如如图图415所所示示，子子弹弹射射入入光光滑滑水水平平面面上上
14、原原来来静静止止的的木木块块，并并留留在在其其中中在在此此过过程程中中木木块块发发生生了了位位移移，此此时时，子子弹弹对对木木块块的的滑滑动动摩摩擦擦力力就就对对木木块块做正功做正功结论：滑动摩擦力可以做正结论：滑动摩擦力可以做正功，可以做负功，也可以不做功功，可以做负功，也可以不做功图图415即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)3(单单选选)关关于于摩摩擦擦力力做做功功，下下列列说说法法正正确确的的是是()A静摩擦力总是做正功，滑动摩擦力总是做负功静摩擦力总是做正功，滑动摩擦力总是做负功B静静摩摩擦擦力力对对物物体体不不一一定定做做功功，滑滑动动摩摩擦擦力力对对物物体一定
15、做功体一定做功C静静摩摩擦擦力力对对物物体体一一定定做做功功，滑滑动动摩摩擦擦力力对对物物体体可能不做功可能不做功D静摩擦力和滑动摩擦力都可能对物体不做功静摩擦力和滑动摩擦力都可能对物体不做功解解析析：选选D.力力对对物物体体做做功功，必必须须具具备备两两个个条条件件：力力和和在在力力的的方方向向上上的的位位移移判判断断摩摩擦擦力力是是否否做做功功及及做做什什么么功功，要要具具体体分分析析受受力力物物体体在在摩摩擦擦力力方方向向上上是是否否有有位位移移及及位位移移的的方方向向与与摩摩擦擦力力的的方方向向是是相相同还是相反同还是相反课堂互动讲练课堂互动讲练正功、负功的判断正功、负功的判断类型一类
16、型一 (单单选选)有有一一根根轻轻绳绳系系一一个个物物体体，如如图图416所所示示，在在物物体体以以加加速速度度a向向下下做做匀匀减减速速直直线线运运动时动时，作用在物体上的各力做功的情况是，作用在物体上的各力做功的情况是()A重力做正功，拉力做重力做正功，拉力做负负功，功，合力做合力做负负功功B重力做正功，拉力做重力做正功，拉力做负负功，功，合力做正功合力做正功C重力做正功，拉力做正功，合力做正功重力做正功，拉力做正功，合力做正功D重力做重力做负负功，拉力做功，拉力做负负功，合力做正功功，合力做正功例例例例1 1如如图图416【精精讲讲精精析析】重重力力方方向向与与位位移移方方向向相相同同，
17、重重力力做做正正功功；拉拉力力方方向向与与位位移移方方向向相相反反，拉拉力力做做负负功功由由于于做做匀匀减减速速直直线线运运动动，所所以以物物体体所所受受合合力力方方向向上，与位移方向相反，合力做负功向向上，与位移方向相反，合力做负功【答案答案】A【方方法法总总结结】力力F做做正正功功、负负功功的的判判断断方方法法：(1)根根据据力力F的的方方向向与与位位移移s的的方方向向的的夹夹角角判判断断此此方法一般用于物体做直线运动的情况方法一般用于物体做直线运动的情况(2)根根据据力力F的的方方向向与与物物体体运运动动速速度度v的的方方向向的的夹夹角角判断此方法一般用于物体做曲线运动的情况判断此方法一
18、般用于物体做曲线运动的情况 如如图图417所所示示，一一个个质质量量为为m的的木木块块，放放在在倾倾角角为为的的斜斜面面上上，木木块块与与斜斜面面保保持持相相对对静静止止并并沿沿水水平平方方向向向向右右匀匀速速移移动动距距离离l的的过过程程，作作用用在在木块上的各个力分别做功多少？木块上的各个力分别做功多少？功的计算功的计算类型二类型二例例例例2 2图图417【思思路路点点拨拨】用用功功的的公公式式WFscos来来计计算算功功的的大大小小，要要注注意意求求的的是是哪哪个个力力做做功功，画画出出物物体体运运动的示意图和受力分析图，可帮助分析题意动的示意图和受力分析图，可帮助分析题意【自自主主解解
19、答答】先先由由平平衡衡条条件件计计算算出出各各力力，并并找找出出各各力力与与位位移移的的夹夹角角，再再利利用用功功的的公公式式进进行行求求解解根据力的平衡条件可得：根据力的平衡条件可得：斜面对木块的支持力为斜面对木块的支持力为Nmgcos，斜面对木块的摩擦力为斜面对木块的摩擦力为fmgsin，支支持持力力N与与位位移移l间间的的夹夹角角为为90，则则支支持持力力做做的功的功WNNlcos(90)mglcossin；摩摩擦擦力力f与与位位移移l间间的的夹夹角角为为，则则摩摩擦擦力力f做做功功Wfflcosmglsincos；重力与位移的夹角为重力与位移的夹角为90，则重力做的功，则重力做的功WG
20、mglcos900.变变式式训训练练如如图图418所所示示，质质量量为为m的的物物体体在在沿沿斜斜面面向向上上的的力力的的作作用用下下匀匀速速地地沿沿着着长长为为L、倾倾角角为为的的斜斜面面的的一一端端向向上上滑滑到到另另一一端端，物物体体与与斜斜面面间间的的动动摩摩擦擦因因数数为为，分分别别求求出出作作用用在在物物体体上上的的各各力对物体所做的功及合外力所做的总功力对物体所做的功及合外力所做的总功图图418【答案答案】见见自主解答自主解答解解析析：选选物物体体为为研研究究对对象象，则则其其受受力力为为拉拉力力F，重力重力mg，弹力，弹力N，摩擦力，摩擦力f.(1)拉力拉力F对物体所做的功为对
21、物体所做的功为WFFL.由由于于物物体体做做匀匀速速直直线线运运动动，故故Fmgsinmgcos，所以，所以WFmgL(sincos)(2)重力对物体所做的功为重力对物体所做的功为WGmgLcos(90)mgLsin.(3)弹力对物体做的功为弹力对物体做的功为WN0.(4)摩擦力对物体所做的功为摩擦力对物体所做的功为WffLcos180mgLcos.(5)合合外外力力做做的的总总功功为为W总总WNWfWGWF0.答案：答案：见解析见解析 如如图图419所所示示，摆摆球球质质量量为为m.悬悬线线的的长长为为l，把悬线拉到水平位置后放手，把悬线拉到水平位置后放手设在摆球运动过程中空气阻力设在摆球运
22、动过程中空气阻力f的大的大小不变，求摆球从小不变，求摆球从A运动到竖直位运动到竖直位置置B时，重力时，重力mg、绳的拉力、绳的拉力F、空气阻力空气阻力f各做了多少功？各做了多少功？变力做功的计算变力做功的计算类型三类型三例例例例3 3图图419【精精讲讲精精析析】因因为为拉拉力力F在在运运动动过过程程中中，始始终终与运动方向垂直，故不做功，即与运动方向垂直，故不做功，即WF0.重重力力在在整整个个运运动动过过程程中中始始终终不不变变，小小球球在在重重力力方方向向上上的的位位移移为为AB在在竖竖直直方方向向上上的的投投影影OB，且且OBl，所以，所以WGmgl.空气阻力虽然大小不变，但方向不断改
23、变，且任空气阻力虽然大小不变，但方向不断改变，且任何时刻都与运动方向相反，即沿圆弧的切线方向，何时刻都与运动方向相反，即沿圆弧的切线方向，因此属于变力做功问题如果将因此属于变力做功问题如果将 分成许多小分成许多小弧段，使每一小段弧小到可以看成是直线，在每弧段，使每一小段弧小到可以看成是直线，在每一小段弧上一小段弧上f的大小、方向可以的大小、方向可以认为不变认为不变(即为恒力即为恒力)，这样就把变，这样就把变力做功的问题转化为恒力做功的力做功的问题转化为恒力做功的问题，如图问题，如图4110所示因此所示因此f所做的总功等于每一小段弧上所做的总功等于每一小段弧上f所做功的代数和所做功的代数和图图4110【答案答案】见见精精讲讲精析精析【方方法法总总结结】滑滑动动摩摩擦擦力力、空空气气阻阻力力总总与与物物体体相相对对运运动动的的方方向向相相反反，物物体体做做曲曲线线运运动动时时，可可把把运运动动过过程程细细分分，其其中中每每一一小小段段做做功功为为Fl，整整个个过过程程中中所所做做的的功功是是力力与与各各小小段段位位移移大小之大小之积积的和的和同学们来学校和回家的路上要注意安全同学们来学校和回家的路上要注意安全
