广东省惠州市惠东县安墩中学高中物理 4-1 功课件2 粤教版必修2.ppt

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1、第四章第四章 机械能和能源机械能和能源第一节第一节 功功 学习目标学习目标1.理解功的概念，知道力和物体在力的方向上发生的位移是做功的两个不可缺少理解功的概念，知道力和物体在力的方向上发生的位移是做功的两个不可缺少的因素。的因素。2.知道功的公式知道功的公式W=FScos,会用这个公式进行计算。会用这个公式进行计算。3.理解正功和负功的概念，知道在什么情况下力做正功或负功。理解正功和负功的概念，知道在什么情况下力做正功或负功。重点和难点重点和难点重点：重点：功的计算公式及其推导过程；判定物体所受各力是否做功，做功的正负，功的计算公式及其推导过程；判定物体所受各力是否做功，做功的正负，正负功的物

2、理意义。正负功的物理意义。难点：难点：力是否做功的判定，对正负功的理解。力是否做功的判定，对正负功的理解。学法指导：阅读教材学法指导：阅读教材64-66页，思考回答以下问题，时间：页，思考回答以下问题，时间：10分钟分钟1.什么叫做功？功有哪两个因素？功的什么叫做功？功有哪两个因素？功的国际单位国际单位是什么？是什么？1J是如何定义的？是如何定义的？2.以下恒力以下恒力F做的功分别是多少？恒力做功的计算公式是什么？做的功分别是多少？恒力做功的计算公式是什么？4.判定哪些情境力不做功判定哪些情境力不做功并分析在什么情况下力对并分析在什么情况下力对物体不做功？物体不做功？F2F1的取值的取值COS

3、W力做功情况力做功情况=/2（直角）（直角）/2（锐角）（锐角）/2（钝角）（钝角）等于零等于零正值正值负值负值等于零等于零正值正值负值负值F对物体不做功对物体不做功F对物体做正功对物体做正功F对物体做负功对物体做负功3.完成填空后思考：功是矢量还是标量？牵引力对汽车做正功完成填空后思考：功是矢量还是标量？牵引力对汽车做正功8J，说明牵引力是动力还是阻力？刹车时摩擦力对车做负功，说明牵引力是动力还是阻力？刹车时摩擦力对车做负功-9J，说明摩，说明摩擦力是动力还是阻力？擦力是动力还是阻力？8J 大于大于-9J 吗吗？FSFFS F当堂测试当堂测试1（单选）（单选）下列关于力做功的说法中，正确的是

4、下列关于力做功的说法中，正确的是 ()A人用力人用力F=300N将足球踢出，球在空中飞行将足球踢出，球在空中飞行40m，人对足球做功，人对足球做功1200JB人用力推物体，但物体未被推动，人对物体做功为零人用力推物体，但物体未被推动，人对物体做功为零C物体竖直上升时，重力不做功物体竖直上升时，重力不做功D只有恒力才能做功，变力不能做功只有恒力才能做功，变力不能做功2（单选）（单选）关于功的概念，下列说法中正确的是关于功的概念，下列说法中正确的是（）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

5、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功的大小是由力的大小和物体在力的方向上的位移的大小确定的功的大小是由力的大小和物体在力的方向上的位移的大小确定的3.（双选）（双选）以下哪些情况表明力对物体做正功的是（以下哪些情况表明力对物体做正功的是（）4.（双选）（双选）下列关于功的说法正确的是（下列关于功的说法正确的是（）A.正功比负功大正功比负功大B.力对物体做正功，说明该力促进物体的运动力对物体做正功，说明该力促进物体的运动C.力对物体做负功，说明该力阻碍物体的运动力对物体做负功，说明该力阻碍物体的运动D.因为功有正功和负功，所以功是矢量因为功有正功和负功，所以

6、功是矢量5（单选）（单选）起重机械的钢丝绳吊起一个质量为起重机械的钢丝绳吊起一个质量为m的物体加速向上运动一段距离，的物体加速向上运动一段距离，作用在物体上的各个力的做功情况是（作用在物体上的各个力的做功情况是（）A重力做正功，钢丝绳的拉力做负功，合力做负功重力做正功，钢丝绳的拉力做负功，合力做负功B重力做负功，绳的拉力做正功，合力做正功重力做负功，绳的拉力做正功，合力做正功C重力做正功，绳的拉力做负功，合力做正功重力做正功，绳的拉力做负功，合力做正功D重力做负功，绳的拉力做正功，合力做负功重力做负功，绳的拉力做正功，合力做负功FSAFSBFSCFSD6（单选）（单选）如图所示，一个物体放在水

7、平面上，在跟竖直方向成如图所示，一个物体放在水平面上，在跟竖直方向成角的斜向下的推力角的斜向下的推力F的作用下沿平面移动了距离的作用下沿平面移动了距离s，若物体的质量，若物体的质量为为m，物体与地面之间的摩擦力大小为，物体与地面之间的摩擦力大小为F1，则在此过程中，则在此过程中()A摩擦力做的功为摩擦力做的功为F1s B力力F做的功为做的功为C力力F做的功为做的功为 D重力做的功为重力做的功为mgs7.如图所示，用如图所示，用200N的拉力的拉力F在水平面上拉质量为在水平面上拉质量为30kg的物体向右的物体向右行走行走20m。已知拉力和水平方向夹角是。已知拉力和水平方向夹角是37。物体与地面间

8、的摩擦。物体与地面间的摩擦因数因数=0.2，则拉力，则拉力F对物体做功为对物体做功为 J。则物体所受摩擦力做。则物体所受摩擦力做功功 J，重力，重力G做的功为做的功为 J.(sin37=0.6,cos37=0.8)F37q qF F小小 结结一、功的概念一、功的概念 物体受到物体受到物体受到物体受到力力力力的作用，并沿力的作用，并沿力的作用，并沿力的作用，并沿力的方向发生一段的方向发生一段的方向发生一段的方向发生一段位移位移位移位移，则，则，则，则该力该力该力该力对物体做了功对物体做了功对物体做了功对物体做了功二、做功的两个必要因素二、做功的两个必要因素 1、作用在物体上的力、作用在物体上的力

9、F 2、物体在力的方向上发生一段位移、物体在力的方向上发生一段位移S三、功的一般计算公式三、功的一般计算公式 W=FS COS 四、功是标量，国际单位制中单位为四、功是标量，国际单位制中单位为J五、功的正负的物理意义：五、功的正负的物理意义：力对物体做力对物体做正功正功，该力成为物体运动的，该力成为物体运动的动力动力 力对物体做力对物体做负功负功，该力成为为物体运动的，该力成为为物体运动的阻力阻力功是标量，功的正负既不表示方向，也不表示大小。功是标量，功的正负既不表示方向，也不表示大小。5.总功的计算总功的计算例：如图，一个物体在拉力例：如图，一个物体在拉力F F的作用下，水平向右的作用下，水

10、平向右匀速移动位移为匀速移动位移为s s，求各个力对物体做的功是多少；，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何各个力对物体所做功的代数和如何 ；物体所受的；物体所受的合力是多少；合力所做的功是多少。合力是多少；合力所做的功是多少。FFNfGsFFNfG解：重力和支持力不做功解：重力和支持力不做功它们和位移的夹角为它们和位移的夹角为900F所做的功为：所做的功为：1Fscos，滑动摩擦力滑动摩擦力f所做的功为：所做的功为：2fscos1800fs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：=1+2=(cosf）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

11、得物体所受的合力=cosf，合力方向向右，与位移同向；，合力方向向右，与位移同向；合力所做的功为：合力所做的功为：scos00（cosf）s解：重力和支持力不做功解：重力和支持力不做功它们和位移的夹角为它们和位移的夹角为900F所做的功为：所做的功为：1Fscos，滑动摩擦力滑动摩擦力f所做的功为：所做的功为：2 fscos1800fs Fscos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：=1+2=(cosf）s 0因物体匀速运动则合力为因物体匀速运动则合力为0，那么合力做功为，那么合力做功为0求解物体在几个力的共同作用下发生求解物体在几个力的共同作用下发生一段位移时，这几个

12、力对物体所做的总功一段位移时，这几个力对物体所做的总功可以用以下两种方法来求解。可以用以下两种方法来求解。(1)分别求出每个力所做的功，然后求出所有功分别求出每个力所做的功，然后求出所有功的代数和。即：的代数和。即：WW总总=WW1+WW2+WWn(2)先求出物体所受的合力，然后再求出合力的先求出物体所受的合力，然后再求出合力的功，即：功，即：WW总总=F F合合S cosS cos习题：一个质量一个质量m=2kg的物体，受到与水平方向的物体，受到与水平方向成成37角斜向上的力角斜向上的力F1=10N作用；在水平地作用；在水平地面上移动距离面上移动距离s=2m，物体与地面间的摩擦，物体与地面间

13、的摩擦力力F2=4.2N，求外力对物体所做的总功，求外力对物体所做的总功.s1F2=37mgF支支解法解法1：W1=F1scos37 W2=F2scos180Wmg=mgscos90 WF支支=F支支scos90W=W1+W2+Wmg+WF支支=7.6J解法解法2：经正交分解先求出物体受到的合力，然后计算经正交分解先求出物体受到的合力，然后计算合力对物体做的功。合力对物体做的功。F合合=F1cos37-F2=8N W=F合合scos0=7.6Js1F2=37mgF支支F11F12A、B两小球同时从距地面高两小球同时从距地面高h=15m处的同一点抛出，初处的同一点抛出，初速度大小均为速度大小均为

14、v0=10m/s。A球竖直向下抛出，球竖直向下抛出，B球水平抛球水平抛出，空气阻力不计，重力加速度取出，空气阻力不计，重力加速度取g=10m/s2。求：求：(1)A经多长时间落地？经多长时间落地？（2）B球经多长时间落地？球经多长时间落地？B球落地点距抛出点的水平球落地点距抛出点的水平距离是多大？距离是多大？(3)A球落地时，球落地时，A、B两球间的距离是多少？两球间的距离是多少？例例1 1、质量为、质量为m m的滑快静止在质量为的滑快静止在质量为M M的斜面上，斜面在水的斜面上，斜面在水平恒力平恒力F F作用下沿水平面匀速运动了位移作用下沿水平面匀速运动了位移L L，滑块始终相，滑块始终相对

15、斜面静止。求对斜面静止。求（1 1）各个力对滑块所做的功）各个力对滑块所做的功（2）各个力对滑块做的总功）各个力对滑块做的总功LmMFSFNfGSFNfG 摩擦力一定做负功吗摩擦力一定做负功吗？静摩擦力一定不做功吗？滑？静摩擦力一定不做功吗？滑动摩擦力一定做功吗？动摩擦力一定做功吗？课堂讨论v0v0mMMS2S1MMv0m滑动摩擦力滑动摩擦力F Ff f对对m m做负功做负功 W1=-Ff S1滑动摩擦力滑动摩擦力F Ff f对做正功对做正功 W2=Ff S2一对滑动摩擦力对物体作功之和必定为负功一对滑动摩擦力对物体作功之和必定为负功滑动摩擦力对滑块做负功滑动摩擦力对滑块做负功滑动摩擦力对桌不

16、做功滑动摩擦力对桌不做功 结论结论:滑动摩擦滑动摩擦力既可以做正功，力既可以做正功，也可以做负功，还也可以做负功，还可以不做功。可以不做功。关于滑动摩擦力做功关于滑动摩擦力做功FA AB BA A和和B B相对静止相对静止,一起加速运动一起加速运动静摩擦力对静摩擦力对A A做负功做负功W=-FfS静摩擦力对做正功静摩擦力对做正功FfS一对静摩擦力做功之和必定为零一对静摩擦力做功之和必定为零关于静摩擦力做功关于静摩擦力做功结论结论:静摩擦力静摩擦力既可以做正功，既可以做正功，也可以做负功，也可以做负功，还可以不做功。还可以不做功。课堂讨论 一对平衡力中的一个力如果做正功，那一对平衡力中的一个力如

17、果做正功，那一对平衡力中的一个力如果做正功，那一对平衡力中的一个力如果做正功，那么另一个力一定做负功吗？那么一对作用与反作用么另一个力一定做负功吗？那么一对作用与反作用么另一个力一定做负功吗？那么一对作用与反作用么另一个力一定做负功吗？那么一对作用与反作用力，作用力做正功，反作用力一定做负功吗？力，作用力做正功，反作用力一定做负功吗？力，作用力做正功，反作用力一定做负功吗？力，作用力做正功，反作用力一定做负功吗？S SN NS SN N 一对作用力和反作用力在同一段时间内，一对作用力和反作用力在同一段时间内，可以都做正功、或者都做负功，或者一个做正可以都做正功、或者都做负功，或者一个做正功、一

18、个做负功，或者都不做功。功、一个做负功，或者都不做功。一对平衡力做的总功肯定为零；而一对作一对平衡力做的总功肯定为零；而一对作用力和反作用力在同一段时间内做的总功可能用力和反作用力在同一段时间内做的总功可能为正、可能为负、也可能为零。为正、可能为负、也可能为零。1.1.（单选）（单选）下列说法正确的是（下列说法正确的是（）A、静摩擦力总是不做功、静摩擦力总是不做功 B、滑动摩擦力一定对物体做负功、滑动摩擦力一定对物体做负功C、一对滑动摩擦力做功的代数和一定为负值、一对滑动摩擦力做功的代数和一定为负值D、作用力和反作用力做功的代数和一定为零、作用力和反作用力做功的代数和一定为零C2.2.（双选）

19、（双选）下列说法正确的是（下列说法正确的是（）A、一质点受两个力作用且处于平衡状态，这两个力在同一时间内、一质点受两个力作用且处于平衡状态，这两个力在同一时间内做功的代数和可能不为零做功的代数和可能不为零B、一质点受两个力作用且处于平衡状态，这两个力在同一时间内、一质点受两个力作用且处于平衡状态，这两个力在同一时间内做的功或者都为零做的功或者都为零,或者大小相等符号相反或者大小相等符号相反C、在同样时间内、在同样时间内,作用力和反作用力的功大小不一定相等作用力和反作用力的功大小不一定相等,但符号一但符号一定相反定相反D、在同样时间内、在同样时间内,作用力和反作用力的功大小不一定相等作用力和反作

20、用力的功大小不一定相等,正负号也正负号也不一定相反不一定相反BD课堂讨论 做匀速圆周运动的物体受到的做匀速圆周运动的物体受到的向心力做功吗？向心力做功吗？如图所示，小球用细线拴住在光滑如图所示，小球用细线拴住在光滑的水平面上做匀速圆周运动。圆的半径的水平面上做匀速圆周运动。圆的半径是是1m1m，小球的质量是，小球的质量是0.1kg0.1kg，线速度，线速度v=1m/sv=1m/s，则小球运动一周拉力做的功为，则小球运动一周拉力做的功为多少？多少？F Fv vF Fv v向心力永远不做功拓展拓展 变力做功变力做功对于变力做功不能依定义式对于变力做功不能依定义式直接求解，但可依物理规律通过技巧的转

21、化间接求解。直接求解，但可依物理规律通过技巧的转化间接求解。1.1.可用（可用（微元法微元法）无限分小法无限分小法来求来求,过程无限分小后，过程无限分小后，可认为每小段是恒力做功。可认为每小段是恒力做功。2.2.平均力法平均力法：若变力大小随位移是若变力大小随位移是线性线性变化，且变化，且方向不变方向不变时，可将时，可将变力的平均值求出后用公式计算。变力的平均值求出后用公式计算。如弹簧的弹力做功就可以用此法计算。如弹簧的弹力做功就可以用此法计算。W=FSCOS3.3.利用图像利用图像，图线与坐标轴所包围的面，图线与坐标轴所包围的面积即是力做功的数值。积即是力做功的数值。4.4.已知变力做功的平

22、均功率，则功已知变力做功的平均功率，则功。5.5.用用动能定理动能定理进行求解：进行求解：由动能定理由动能定理可知，将变力的功转换为物可知，将变力的功转换为物体动能的变化量，可将问题轻易解决。体动能的变化量，可将问题轻易解决。6.6.用用功能关系功能关系进行求解。进行求解。4 4、（单选）（单选）如图所示如图所示,某个力某个力F=10NF=10N作用于半径为作用于半径为R=1mR=1m的转盘边的转盘边缘上缘上,力力F F的大小保持不变的大小保持不变,但方向始终保持与作用点的切线方向一但方向始终保持与作用点的切线方向一致致,则转动一周这个力则转动一周这个力F F做的功应为做的功应为:A.0 B.

23、20(J)C.10(J)D.20(J)A.0 B.20(J)C.10(J)D.20(J)BF FR R处理方法：化曲为直（处理方法：化曲为直（处理方法：化曲为直（处理方法：化曲为直（微分法）微分法）3.3.（双选）（双选）把一个物体竖直向上抛出去，该物体上升的最大高把一个物体竖直向上抛出去，该物体上升的最大高度是度是h h，若物体的质量为，若物体的质量为m m，所受的空气阻力恒为，所受的空气阻力恒为f,f,则在从物则在从物体被抛出到落回地面的全过程中（）体被抛出到落回地面的全过程中（）A A、重力所做的功为零、重力所做的功为零 B B、重力所做的功为、重力所做的功为2mgh2mghC C、空气阻力做的功为零、空气阻力做的功为零 D D、空气阻力做的功为、空气阻力做的功为-2fh-2fhAD空气阻力做的功在数值上等于阻力与全程物体路程的乘积空气阻力做的功在数值上等于阻力与全程物体路程的乘积