【课件】功+课件高一下学期物理粤教版（2019）必修第二册.pptx

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1、新粤教版（新粤教版（20192019）高中物理必修第二册）高中物理必修第二册 第四章第四章第四章 机械能及其守恒定律【观察与思考观察与思考】在下述的工作过程中，有什么共同点？在下述的工作过程中，有什么共同点？1.1.机械给机械给工作对象施以力的作用；工作对象施以力的作用；2.2.工作对象沿力的方向发生了位移。工作对象沿力的方向发生了位移。1、功的定义：、功的定义：一个一个物体受到力物体受到力的作用的作用,并在力的方向上发生并在力的方向上发生了一段位移了一段位移，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。2、做功的两要素：、做功的两要素：1 物体受物体受力力 2 物体在物体在力的

2、方向上力的方向上发生发生位移位移一、功的概念：一、功的概念：3 3、功是一个、功是一个过程量过程量反映了力在作用过程中对反映了力在作用过程中对 空间位移的积累。空间位移的积累。人对物体是否做了功？人对物体是否做了功？1 1、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，s s 表示位移的大小，用表示位移的大小，用 W W 表表示力示力 F F 所做的功：所做的功：当力的方向与物体位当力的方向与物体位移方向不一致时，如移方向不一致时，如何计算功呢？何计算功呢？W=FsW=Fs二、功的二、功的计算：计算：2 2、力的方向与物体运动的方向不相同、力的方

3、向与物体运动的方向不相同W1=F1S=F COSSW2=0W=W1+W2W=F SCOS1 1、公式、公式：力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小、力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小、力与位移夹角余弦这三者的乘积。力与位移夹角余弦这三者的乘积。二、功的计算：二、功的计算：2 2、单位：、单位：国际单位：焦耳（国际单位：焦耳（焦焦）单位符号：单位符号：J Jm=1Nm1J等于等于1N的力使物体在力的方向上发生的力使物体在力的方向上发生1m的位移的位移时所做的功。时所做的功。3、物理意义：W=F S cos4.功是标量功是标量对功的公式的理解对功的公式的理解:1.1.公式只能用于求公式

4、只能用于求恒力恒力的功的功;2.2.角是角是“力的方向和位移方向的夹角力的方向和位移方向的夹角”3.3.功与物体做功与物体做什么运动什么运动无关；无关；4.4.位移都是以位移都是以地面地面为参照系的。为参照系的。答案：答案：答案：答案：指出下图力的方向和位移方向的夹角指出下图力的方向和位移方向的夹角答案：答案：答案：答案：1Fll2F3Fl4lF三、正功和负功：三、正功和负功：对功的公式：对功的公式：的讨论的讨论(3)当当/2 时，时，COS 0，W 0 这时我们就这时我们就说说力对物体做负功力对物体做负功。讨讨 论论(1)当当=/2 时，时，COS=0，W=0,这时我们就这时我们就说说力对物

5、体没做功力对物体没做功。(2)当当0 0，W0,这时我们就这时我们就说说力对物体做正功力对物体做正功。W=F S cos（F是是动力动力）（F是是阻力阻力）某力对物体做负功，往往说成物体克服某力对物体做负功，往往说成物体克服 某力做某力做功（取绝对值）功（取绝对值）功的正负不表示方向，功的正负不表示方向，表示大小吗？表示大小吗？-10J的功与的功与+5J的功哪个多？的功哪个多？功的正负表示做功的效果不同功的正负表示做功的效果不同人登山时重力对人做负功，也人登山时重力对人做负功，也可以说人克服了重力做功可以说人克服了重力做功W W总总=W=W1 1+W+W2 2+W+W3 3+4 4、功是标量，

6、所以合力做的功（即总功）就等于各、功是标量，所以合力做的功（即总功）就等于各 分力做功的分力做功的代数和代数和：W W总总=F=F合合scosscos 力是矢量，故可以先用力是矢量，故可以先用平行四边形定则平行四边形定则求合力，再求求合力，再求 合力做的功：合力做的功：注意如下几个问题：注意如下几个问题：1、讲到功，一定要指明是、讲到功，一定要指明是:哪个力做功？在哪段位移哪个力做功？在哪段位移 （哪段时间）内做功？（哪段时间）内做功？2、一个力对物体做负功，往往说成是、一个力对物体做负功，往往说成是 物体克服这个力做功物体克服这个力做功。3、功的公式、功的公式 W=Fscos 中，中，F是是

7、 恒力恒力。vFNGF阻阻F 5.5.功是标量功是标量，没有方向，没有方向正功正功说说明此力明此力为为动力动力负功负功说说明此力明此力为为阻力阻力 功的功的正负正负不是数量上的正与负，我们不是数量上的正与负，我们既不能说既不能说“正功和负功方向相反正功和负功方向相反”也不能说也不能说“正功大于负功正功大于负功”，它们仅，它们仅表示相反的做表示相反的做功效果功效果。四、做功与能量变化的关系：四、做功与能量变化的关系：1.能量：能量：物体对其他物体做功的本领，物体对其他物体做功的本领，叫能量。叫能量。挥动的挥动的铁锤铁锤能改变铁条的形状能改变铁条的形状,湍急的湍急的河水河水能使水车转动能使水车转动

8、,风风能够推动帆船航行能够推动帆船航行.铁锤、河水、风都具有能量铁锤、河水、风都具有能量.铁锤对铁条铁锤对铁条时时,铁锤的铁锤的转化为铁条的转化为铁条的;河水对水车河水对水车时时,河水的河水的转化为水车的转化为水车的;风对帆船风对帆船时时,风的风的转化为帆船的转化为帆船的。功是能量变化的量度功是能量变化的量度.2.功和能的关系：功和能的关系：做做功功的的过过程程就就是是能能量量转转化化和和传传递递的的过过程程。做做了了多多少少功功，就有多少能量发生转化就有多少能量发生转化。表达式：表达式：W=E 一名同学周末在家收拾客厅一名同学周末在家收拾客厅,在把一个木箱拉到在把一个木箱拉到客厅一角时客厅一

9、角时,他想估算自己对这个木箱做了多少功他想估算自己对这个木箱做了多少功.为为了减小摩擦引起的噪声了减小摩擦引起的噪声,以减轻对楼下住户的影响以减轻对楼下住户的影响,他他以斜向上与水平面约成以斜向上与水平面约成60夹角夹角的恒力的恒力,沿直线沿直线缓慢缓慢拉拉动木箱移动了动木箱移动了3m.利用体重计称得木箱质量约为利用体重计称得木箱质量约为30kg,通过相关资料查到木头与地面的通过相关资料查到木头与地面的动摩擦因数约动摩擦因数约为为0.60,试估算试估算:(取取g=10m/s2)例题例题(1)这名同学对木箱的这名同学对木箱的拉力拉力在该在该过程中所做的过程中所做的功功.(2)木箱受到的外力做的总

10、功木箱受到的外力做的总功.(3)系统大约消耗了多少能量系统大约消耗了多少能量?这些能量去哪了这些能量去哪了?解得解得解解(1)木箱的受力分析如图所示木箱的受力分析如图所示木箱在竖直方向受力平衡木箱在竖直方向受力平衡滑动摩擦力滑动摩擦力根据功的计算公式根据功的计算公式,拉力对木箱所做的功拉力对木箱所做的功(3)因为木箱所受外力做的总功为因为木箱所受外力做的总功为0,而该而该同学对箱子的同学对箱子的拉力做功拉力做功264.81J,所以系统所以系统消耗了消耗了264.81J的能量的能量,转转化化为箱子与地面摩擦产生的为箱子与地面摩擦产生的内能内能(2)方法一方法一:滑动摩擦力对物体做功滑动摩擦力对物

11、体做功则木箱受到的外力做的总功则木箱受到的外力做的总功方法二方法二:物体做匀速直线运动时物体做匀速直线运动时,F合合=0.W总总=0小结1 1、功的概念功的概念2 2、做功的两个必不可缺少的因素：、做功的两个必不可缺少的因素：力和力和物体物体在力的方向发生的位移在力的方向发生的位移；3 3、正、负功的判断方法正、负功的判断方法；4 4、功的公式功的公式W=FW=FS Scoscos ；5 5、总功等于合力对物体所做的功总功等于合力对物体所做的功。6 6、功和能的关系功和能的关系练习练习1.1.把质量为把质量为m m 的物体，匀速地拉高的物体，匀速地拉高h h，则（，则（）A A重力做负功，拉力

12、做正功重力做负功，拉力做正功 B B重力做正功，拉力做负功重力做正功，拉力做负功 C C重力做负功，拉力做负功重力做负功，拉力做负功 D D重力做正功，拉力做正功重力做正功，拉力做正功A2.2.在光滑的水平面和粗糙的水平面上各放一质在光滑的水平面和粗糙的水平面上各放一质量不同的木块，在相同的拉力作用下，通过相量不同的木块，在相同的拉力作用下，通过相同的位移，拉力对木块做的功同的位移，拉力对木块做的功()()A.A.在光滑的水平面上较多在光滑的水平面上较多 B.B.在粗糙的水平面上较多在粗糙的水平面上较多 C.C.一样多一样多 D.D.由小车运动所需的时间决定由小车运动所需的时间决定C3.3.质

13、量为质量为m m的物体沿倾角为的物体沿倾角为的斜面匀速的斜面匀速滑下，在通过位移滑下，在通过位移L L的过程中的过程中()()A.A.重力对物体做功重力对物体做功mgLmgL B.B.重力对物体做功重力对物体做功mgLsinmgLsin C.C.支持力对物体做功支持力对物体做功mgLcosmgLcos D.D.摩擦力对物体做正功，数值为摩擦力对物体做正功，数值为mgLsinmgLsin B4.4.用拉力用拉力F F 将一个重为将一个重为5N5N的物体匀速升高的物体匀速升高3m3m，在这个过程中，（，在这个过程中，（）A A拉力拉力F F 对物体做的功是对物体做的功是15J 15J B B物体克

14、服重力做的功是物体克服重力做的功是15J15J C C合力对物体做的功是合力对物体做的功是15J 15J D D合力对物体的功为合力对物体的功为0 0ABD 5.放在粗糙水平地面上的物体，放在粗糙水平地面上的物体，在在10N10N的水平拉力作用下，以的水平拉力作用下，以6 6 m/sm/s的速度匀速移动的速度匀速移动4s4s，则拉力共，则拉力共做了做了 功，摩擦阻力对物体功，摩擦阻力对物体做了做了 的功的功.-240J-240J240J240J6.6.重重20N20N的铁球在离地面的铁球在离地面40m40m的高处的高处由静止开始下落，若空气阻力是球由静止开始下落，若空气阻力是球重的重的 0.2

15、0.2倍，那么在铁球从开始下倍，那么在铁球从开始下落到着地的过程中，重力对小球做落到着地的过程中，重力对小球做的功的功 ，空气阻力对小球做的，空气阻力对小球做的功为功为 ，小球克服空气阻力做，小球克服空气阻力做的功为的功为 .800J-160J160J1.1.关于功的论述，下列说法中正确的是关于功的论述，下列说法中正确的是()()A.A.大力做的功多大力做的功多 B.+5J B.+5J的功比的功比-5J-5J的功多的功多 C.C.物体做加速运动时做的功比做减速速运动时做的功多物体做加速运动时做的功比做减速速运动时做的功多 D.+10J D.+10J的功比的功比+5J+5J的功多的功多D D2.

16、2.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,下列说法正确的下列说法正确的是是()()A.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.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.C.作用力和反作用力所做的功一定大小相等，正负符号相反作用力和反作用力所做的功一定大小相等，正负符号相反.D.D.作用力做正功时，反作用力可能做负功作用力做正功时，反作用力可能做负功.D D一对作用力和反作用力，一对作用力和反作用力，可以两个力均不做功；可以两个力均不做功；可以一个力做功，另一个力不做功；可以一个力做功，另一个力

17、不做功；也可以一个力做正功，另一个力做负功；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做负功还可以两个力均做正功或均做负功.规律与方法：规律与方法：3.3.如图，一个物体在拉力如图，一个物体在拉力F F的作用下，水平向右移动位移为的作用下，水平向右移动位移为s s，滑动摩擦力为，滑动摩擦力为f f，求各个力对物体做的功是多少；各个，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；物体所受的合力是多少；力对物体所做功的代数和如何；物体所受的合力是多少；合力所做的功是多少。合力所做的功是多少。F FF FN Nf fG Gs s解：解法一解：解法一:重力和支持力不做功

18、，因为它们和位移的夹角为重力和支持力不做功，因为它们和位移的夹角为9090；F F所做的功为：所做的功为：W W1 1FscosFscos，滑动摩擦力滑动摩擦力f f所做的功为：所做的功为：W W2 2fscos180fscos180fsfs，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=WW=W1 1+W+W2 2=(Fcos=(Fcosf f）s s解法二：解法二：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 F合合=Fcos=Fcosf f，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：W WF F合合sco

19、s0scos0（FcosFcosf f）s s4 4、某人拉动小车沿半径为、某人拉动小车沿半径为r r的圆周运动一周，摩擦力大小的圆周运动一周，摩擦力大小为为f f，则此过程中摩擦力做的功是多少？，则此过程中摩擦力做的功是多少？解析：解析：从整个运动过程来看，从整个运动过程来看，F F是方向不断变化的变力，若是方向不断变化的变力，若把圆周运动分割成很多小段，每一段近似为直线，把圆周运动分割成很多小段，每一段近似为直线，f f可以作可以作为恒力，它做的功为：为恒力，它做的功为：W W1 1=-f=-fss1 1 F F所做的总功即为每一小段做功的代数和所做的总功即为每一小段做功的代数和 W=-f

20、 W=-f2r2r5 5.人在人在A 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=50kgm=50kg的物体，如的物体，如图所示，开始时绳与水平方向夹角为图所示，开始时绳与水平方向夹角为6060，当人匀速提起，当人匀速提起重物由重物由A A点沿水平方向运动点沿水平方向运动s=2ms=2m到达到达B B点时，绳与水平方向点时，绳与水平方向成成3030角，求人对绳的拉力做了多少功角，求人对绳的拉力做了多少功?【解析解析】人对绳的拉力大小虽然始终等于物体的重力，但人对绳的拉力大小虽然始终等于物体的重力，但方向却时刻在变，而已知的位移方向却时刻在变，而已知的位移s s方向一直水平，方

21、向一直水平，所以无法利用所以无法利用W=FscosW=Fscos直接求拉力做的功直接求拉力做的功 而绳对物体的拉力则是恒力，可求出绳对物体的拉力做的而绳对物体的拉力则是恒力，可求出绳对物体的拉力做的功功 设滑轮距地面的高度为设滑轮距地面的高度为h h，人由，人由A A走到走到B B的过程中，重物上升的过程中，重物上升的高度等于滑轮右侧绳子增加的长度，的高度等于滑轮右侧绳子增加的长度，即：即：若将位移若将位移s s分解分解,结果如何结果如何?Fss1s290。s s1 1=scos=scoss s2 2=ssin=ssinW W1 1=Fs=Fs1 1=Fscos=FscosW W2 2=0=0

22、W=FscosW=Fscos 例例:一个质量一个质量2kg的小车，受到与水平方的小车，受到与水平方向成向成37角斜向上方的拉力角斜向上方的拉力F1=10N，在水平地，在水平地面上移动的距离面上移动的距离l=2m。小车与地面间的摩擦力。小车与地面间的摩擦力F2=4.2N。求外力对小车所做的总功。求外力对小车所做的总功。F137F2l多个力做功，如何求总功？多个力做功，如何求总功？如图：由如图：由W=Flcos得得:拉力拉力F1对小车做的功为：对小车做的功为：W1=F1l cos1=102 cos37J=16J 摩擦力摩擦力F2对小车做的功为：对小车做的功为：W2=F2lcos2 =4.2 2 c

23、os180J=-8.4J 外力对小车所做的总功外力对小车所做的总功W为：为：W=W1+W2=16J+（-8.4J）=7.6Jv37F1F2解：解：方法一：方法一：物体受力如图，小车所受到的合力物体受力如图，小车所受到的合力 为：为：F合合=F1xF2 =F1cos37 F2 由由W=Flcos得：得：外力对小车所做的总功为：外力对小车所做的总功为：W=F合合l cos0 =（F1cos37 F2）l cos0 =3.8 2 1 =7.6Jv方法二：方法二：解：解：如图所示如图所示,小物块位于小物块位于光滑的斜面光滑的斜面上上,斜面位斜面位于于光滑的水平面光滑的水平面上上.从地面上看从地面上看,

24、在小物块从在小物块从斜面顶端下滑至底端的过程中斜面顶端下滑至底端的过程中,斜面对小物斜面对小物块的作用力块的作用力物体受到的各力是否做功？做正功还物体受到的各力是否做功？做正功还是做负功？是做负功？思考探究：思考探究：SFNmg结论：结论：1、重力对物体做正功、重力对物体做正功2、支持力对物体做负功、支持力对物体做负功光滑光滑 一小球被绳牵引着在水平面上做匀速圆一小球被绳牵引着在水平面上做匀速圆周运动周运动,绳的拉力对小球做了功吗绳的拉力对小球做了功吗?TV力每时每刻与速度垂直，力每时每刻与速度垂直，拉力不做功拉力不做功判断力是否做功及做功正负的方法(1)看力F的方向与位移s的方向间的夹角常用于恒力做功的情形。(2)看力F的方向与速度v的方向间的夹角常用于曲线运动的情形。若为锐角则做正功，若为直角则不做功，若为钝角则做负功。判断功的正、负