[ID:6-6744682] 人教版高中物理必修2课件:7.2功(共31张PPT)
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(共31张PPT) 第七章 机械能及其守恒定律 第2节 功 问题:木头在起重机拉力作用下什么形式能增加? 功与能量的关系 问题:列车在机车牵引力的作用下什么形式的能在能增加? 问题:握力器在手的压力作用下什么形式的能增加? 功与能量的关系 2.做功的过程是能量转化的过程。 1、如果物体在力的作用下能量发生了变化,这个力一定对物体做了功。 1.功的概念:一个物体受到力的作用,如果在力的方向上发生一段位移,力就对物体做了功。 一、功 2.做功的两个要素 一是作用在物体上的力; 二是物体在力的方向上发生位移. 解释前面事例 3.功的大小 1、力与位移方向一致时: W=F l 2、力的方向与运动方向垂直 小球在水平桌面上滚动时,支持力和重力对物体做功吗? 物体在力的方向上没有发生位移,力对物体不做功,或者说,做功为零。 即 W = 0 分析:根据力的等效性原理,可以把计算F做功的问题转化为分别求F1和F2做功的问题 W1= F1l = F COSαl W2 = 0 ∵ W = W1 ∴ W = F l COSα 拉力F做的功W = ? 力与位移方向成一定夹角时 分析:位移是矢量,可以把计算F在l方向上做功的问题转化为分别求lF和l2方向做功的问题。 WF=W1= FlF = Fl COSα ∴ W = FlF=F l COSα 拉力F做的功W = ? 力与位移方向成一定夹角时 l F=l cosα 说明: 1、公式只对恒力适用 1J=1N×1m=1Nm 物理意义:物体受到1N的力,在力方向上发生1m的位移,就说这个力对物体做了1J的功。 公式: W=Flcosα 2、l 是相对地面的实际位移, 不是指相对地面的水平位移 功的单位:焦耳,用符号“J”表示 [例1] 分别计算这三种情形下力对物体做的功。设这三种情形下力和位移的大小都相同:F=10N,l=2m。角θ的大小如图: θ=150° 图2: W=Fl cos(180°-θ) =Fl cos150° =-17.3J 图3:W=Fl cos30° =17.3J 例2:用与水平面成α角斜向上的拉力拉着质量为m的物体在水平面上运动,第一次在光滑水平面上,做匀加速直线运动,位移为x,做功w1;第二次在粗糙水平面上,做匀速直线运动,位移也为x,作功w2,则( ) A. w1 > w2 B. w1 < w2 C. w1 = w2 D. 无法确定 C 功一定要指明是哪个力对物体做的功. 注意:恒力做功与物体的运动性质、运动时间的长短都无关,同时与有无其它力做功也无关。 拉力F做的功W = ? WF=Fl1 计算力做功时注意力和位移的同时性。 v≠0 思考:功是标量还是矢量? 如何判断一个物理量是标量还是矢量? 1、标量没有方向,矢量有方向 2、运算法则: 标量:代数相加减, 矢量加减:平行四边形法则 例3:在光滑水平面上,物体受两个沿水平方向、互相垂直的大小分别为3N和4N的恒力,从静止开始运动10m,求每个力做的功和合力做的功。 F1=4N F2=3N 功满足代数运算,是标量 计算几个力所做总功的方法: (2)先求出各个力所做的功,再求其代数和. (1)先求出这几个力的合力 F 的大小和方向, 再求合力 F 所做的功,即为总功. 例题4:一个质量m=150kg的雪橇,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。求外力对物体所做的总功。 解析: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。 重力和支持力做功为0 所以:外力对物体所做的总功 W=W1+W2=1500J。 (另解:先正交分解求合力,再求总功) α=π/2 α<π/2 π/2<α≤π COSα= 0 COSα>0 COSα<0 W = 0 W > 0 W<0 表示力F对物体不做功 表示力F做正功,动力 表示力F做负功,阻力 α是F、v方向夹角 二、正功与负功 α COSα W 物理意义 如:1、摩擦力对某物体做了-20J的功, 也可说物体克服摩擦力做了20J的功。 一个力对物体做负功,也可说成: 物体克服这个力做了功(取绝对值) 2、竖直上抛物体的上升过程: 重力对物体做负功,或物体克服重力做了功 2、功是标量;功的正负即不表示方向,也不是数量上的正与负,即:不能说正功大于负功。 功的正、负值的理解: 例. 比较-8J的功与5J的功谁大? 1、功的正负只是表示做功的效果不同。 力做正功,表示为动力;促进物体运动。 力做负功,表示为阻力;阻碍物体运动 练习1:下列说法正确的是:( ) A、功是标量,正负反应大小。-3J比-2J小。 B、力对物体做正功还是负功,取决于力和位移的方向关系 C、力做功总是在一个过程中完成,所以功是过程量。 D、凡是发生位移的物体,一定有力做功。 BC 练习2:用起重机将质量为m的物体匀速地吊起一段距离,作用在物体上的各力做功情况是( ) A. 重力做正功,拉力做负功,合力做功为零 B.重力做负功,拉力做正功,合力做正功 C.重力做负功,拉力做正功,合力做功为零 D.重力不做功,拉力做正功,合力做正功 C 1.一位质量为m=10kg的滑雪运动员从高为h=1m的斜坡自由下滑。已知物体与斜面间动摩擦因数 μ = 0.5。斜坡的倾角θ=30°,运动员滑至坡底的过程中,所受的几个力所做的功各是多少? 这些力所做的总功是多少? l 注意: l 是相对地面的实际位移, 不是相对地面的水平位移! 此题:物体在竖直方向也相对地面发生了位移! 斜面问题:1、斜面体不动,物体动。 解:滑雪运动员受到重力、支持力和阻力, 运动员的位移:l=h/sin30°=2m,方向沿斜坡向下 重力做功:WG=mgl cos60°=mgh=10×10×1J=100J 弹力做功:WFN=FNl cos90°=0 合力做功:W总=WG+WFN+Wf=186.6J 注意:WG=mgh,重力与重力方向高度差的乘积 h l 拓展(1):若物块与斜面体相对静止一起沿水平面向左匀速运动位移 x。求: ①物块所受各力做的功及合力做的功; ②斜面体对物体所做的功为? mg FN f静 x WN=FN.Xcos(π/2-θ)=FN.Xsinθ=mgcosθ.Xsinθ Wf=f静.Xcos(π-θ)=-f静.Xcosθ=-mgsinθ.Xcosθ WG=0 W总=WN+Wf+WG=0 斜面问题:2、斜面体和物体相对静止一起运动。 W斜=WN+Wf=0 注意: l 是相对地面实际位移, 不是相对斜面的位移! 拓展(2):若斜面光滑,斜面体和物体一起向左匀加速运动则斜面体对物体做功为 ? 斜面问题:3、斜面体和物体相对运动。 拓展(3):若斜面体和水平地面都光滑,小物体沿斜面下滑的过程中,斜面对小物块的作用力方向和做功情况? 一、做功的条件 作用在物体上的力 物体在力的方向上移动的位移 二、功:标量 W = F l cosα(恒力) a、功一定要指明是哪个力对物体做的功 b、力必须是恒力 三、 正功负功及物理意义 四、总功的计算: F、 l 只指大小, l是相对地面的实际位移! 解:G=10N F=15N l=0.5m μ=0.2 由功的公式 WF=Fl cosα 得 WF= 7 . 5J 又F阻=μFN=μG=0.2×10=2N WF阻= -1J 两种情况下:拉力做功相同。 可知:拉力做功与是否有其他力作用在物体上没有关系,与物体的运动状态也没有关系。 光滑水平面上:W总= WF= 7 . 5J 粗糙水平面上:W总=WF+WF阻=7.5 -1=6 . 5J。 4.一个重量为10N的物体,在15N的水平拉力的作用下,一次在光滑水平面上移动0.5m,另一次在粗糙水平面上移动相同距离,粗糙面与物体间的动摩擦因数为0.2。在这两种情况下,拉力所做的功各是多少?拉力所做的功是否相同?各个力对物体所做的总功是否相同? 例3: 如图所示,在倾角α = 37°的斜面上,质 量m=10 kg的物体在平行斜面向上的拉力 F = 120 N作用下,沿斜面上滑距离l = 2 m, 已知物体与斜面间动摩擦因数μ = 0.5。 (1)计算各力对物体做的功; (2)计算物体所受各力所做的总功。 (取g = 10 m/s2) F 功与能量的关系 2.做功的过程是能量转化的过程。 1、如果物体在力的作用下能量发生了变化,这个力一定对物体做了功。 《西游记》主题歌“你挑着担,我牵着马,迎来日出,送走晚霞……,在行走中,沙和尚挑担却没对行李做功,而猪八戒牵着马却对马做了功,这是为什么呢? 沙和尚做工而无功
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  • 资料类型: 课件
  • 资料版本:人教版(新课程标准)
  • 适用地区:全国
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