《2019-2020版高中物理人教版必修2课件：7.2功 .pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019-2020版高中物理人教版必修2课件：7.2功 .pptx（24页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、2.功,1.理解功的概念,知道力和物体在力的方向发生的位移是做功的两个不可缺少的因素。 2.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。 3.知道在国际单位制中,功的单位是焦耳(J),知道功是标量。 4.掌握合力做功的意义和总功的含义。 5.掌握公式W=Flcos 的应用条件,并能进行相关计算。,一,二,三,一、功 1.含义:物体在力的作用下能量发生了变化,那么这个力一定对物体做了功。 2.做功的两个因素: (1)力; (2)物体在力的方向上发生的位移。 3.单位:在国际单位制中,功的单位是焦耳,符号是 J。 4.公式: (1)力F与位移l同向时,W=Fl; (2)力F与位移l有夹角
2、时,W=Flcos 。,一,二,三,二、正功和负功,一,二,三,三、合力的功 功是标量,当物体在几个力的共同作用下发生一段位移时,这几个力对物体所做的总功等于各个力分别对物体做功的代数和,也等于这几个力的合力对这个物体所做的功。 力F1对物体做了20 J的功,力F2对物体做了 -100 J 的功,F1、F2哪一个力对物体做的功多? 提示:F2。,一,二,三,一、对功的理解 1.做功的两个不可缺少的因素 理解功的概念,首先要知道做功的两个不可缺少的因素:力和物体在力的方向上发生的位移。只有两者同时不为0,力才对物体做了功。如人提着水桶在水平路面上行走,人提水桶的力对水桶就不做功,因为提水桶的力沿
3、竖直方向,而水桶在竖直方向上没有位移。,2.功的计算 如图甲所示,当力的方向与物体位移的方向一致时,功等于力的大小F与位移的大小l的乘积,即W=Fl。 甲,一,二,三,当力的方向与物体位移的方向成某一角度时,我们可以将力F沿位移l的方向和垂直于位移l的方向分解为两个分力F1、F2,如图乙所示。其中,分力F2与位移l垂直,做功为0,因此力F对物体所做的功等于分力F1对物体所做的功,即 乙 W=F1l=(Fcos )l=Flcos 。,一,二,三,丙 我们也可以换一种思路:将位移l沿力F的方向和垂直于力F的方向分解为两个分位移l1、l2,如图丙所示,同样可以得出力F对物体所做的功为W=Fl1=F(
4、lcos )=Flcos 。 可见,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的乘积。在国际单位制中,功的单位是焦耳,简称焦,符号是J。,一,二,三,3.对公式W=Flcos 的理解 (1)公式中的F是恒力,即公式W=Flcos 并不是普遍适用的,它只适用于大小和方向均不变的恒力做功。例如,如图所示,被压缩的弹簧将物体弹出的过程中,弹力所做的功就是变力做功,力F的大小时刻在变化,这时W=Flcos 就不适用了。 (2)公式中的l是指力的作用点的位移。 (3)公式中的是指力的方向和位移方向的夹角,即代表力和位移两个矢量箭头所指方向间的夹角。 (4)某个力对物体所做的功与物体是否
5、受到其他力的作用无关,与物体的运动状态也无关。同时应注意F与l必须具备同时性,即l必须是力F作用过程中物体的位移。如果力消失后物体继续运动,力所做的功就只跟力作用的那段位移有关,跟其余的位移无关。,一,二,三,4.关于正功与负功 功是标量,只有大小,没有方向,但功有正负。若力和位移的夹角为,当00,即力对物体做正功;当=90时,W=0,即力对物体不做功;当90180时,W0,即力对物体做负功,或者说物体克服这个力做功。 功的正负既不表示方向,也不表示大小,我们不能说-8 J 的功小于5 J的功。功的正负表示是动力做的功还是阻力做的功,正功表示动力做的功,负功表示阻力做的功。所以我们不能说“正功
6、与负功方向相反”,也不能说“正功大于负功”。 温馨提示(1)求功时物体的位移必须是相对于某一惯性参考系(一般取地面)而言的,参考系不同,力对物体做的功也不同;(2)求力对物体所做的功时必须注意力和位移的同时性和对应性。,一,二,三,二、几个力总功的求法 当物体在多个外力共同作用下运动时,计算所有外力对物体做的总功,常用以下两种方法: 1.先由W=Flcos 计算各个力对物体做的功,再求所有外力对物体做的总功。 总功等于各个力分别对物体做功的代数和,即 W合=W1+W2+W3+ 2.先由力的合成或根据牛顿第二定律求出合力F合,再求所有外力对物体做的总功。 总功等于这些外力的合力对物体做的功,即
7、W合=F合lcos 。,一,二,三,温馨提示(1)由于功是标量,所以总功等于各个力分别对物体所做的功的代数和,“+”“-”号要参与计算。因此,正确判断各个力做功的正、负是计算总功的前提。 (2)方法2仅适用于几个恒力同时作用于物体的情况,因为只有当这几个力同时作用于物体上时,才能求出它们的合力;方法1则不管几个力同时作用,还是作用时间有先后,均是适用的。,一,二,三,三、摩擦力做功的分析,一,二,三,一,二,三,类型一,类型二,类型三,类型四,【例题1】 (多选)如图所示,用恒力F拉着质量为m的物体沿水平面从A移到B的过程中,下列说法正确的是( ) A.有摩擦力时比无摩擦力时F做的功多 B.有
8、摩擦力时与无摩擦力时F做的功一样多 C.物体加速运动时F做的功比减速运动时F做的功多 D.物体无论是加速、减速还是匀速,力F做的功一样多 解析:由功的公式W=Flcos 可得力,F对物体m做的功W=Fl,与有无摩擦力无关,与物体是加速、减速还是匀速运动也无关,因此选项B、D正确。 答案:BD,类型一,类型二,类型三,类型四,题后反思求功时,必须要明确哪个力在哪个过程中做功,力F所做的功只与F的大小及物体在力F方向上发生的位移大小有关,与物体是否受其他力及物体的运动状态等因素均无关。,类型一,类型二,类型三,类型四,【例题2】 如图所示,小物块位于光滑斜面上,斜面位于光滑的水平地面上。从地面上看
9、,在小物块沿斜面下滑过程中,斜面对小物块的作用力( ) A.垂直于接触面,做功为零 B.垂直于接触面,做功不为零 C.不垂直于接触面,做功为零 D.不垂直于接触面,做功不为零,类型一,类型二,类型三,类型四,解析:题目考查了力对物体是否做功的分析,从功的定义来判断。斜面光滑,斜面对小物块的作用力是弹力,因而该力始终与斜面垂直。在小物块下滑过程中,斜面同时水平向右移动,小物块的位移是初位置到末位置的有向线段,如图所示,弹力对物块做负功。 答案:B 题后反思判断力做功的正负,关键是看力的方向与位移方向的夹角,而位移一般取地面为参考系。,类型一,类型二,类型三,类型四,【例题3】 如图所示,质量为
10、60 kg 的滑雪运动员,沿倾角为30的斜坡下滑100 m。若运动员运动过程中受到的阻力为80 N,求这一过程中运动员所受各力做的功和总功。 点拨:运动员在下滑过程中受到重力、支持力及摩擦力的作用。由功的公式可计算出每个力做的功,然后再求出总功。,类型一,类型二,类型三,类型四,解析:运动员受力如图所示。 解法一:支持力FN与运动方向垂直,对运动员不做功,即WFN=0 重力对运动员做的功WG=mglsin 30=3104 J 阻力对运动员做负功WFf=-Ffl=-8103 J 各力对运动员做的总功 W=WG+WFf=2.2104 J。 解法二:运动员受的合力 F合=mgsin 30-Ff=60
11、00.5 N-80 N=220 N 所以合力做的功 W=F合l=220100 J=2.2104 J。 答案:重力、支持力、摩擦力做功分别为3104 J、0、-8103 J,总功为2.2104 J,类型一,类型二,类型三,类型四,题后反思求合力做功有两种方法,到底用哪种方法要根据题目而定。如果物体处于平衡状态或某一方向受力平衡时,或者已知物体在某一方向上做匀变速直线运动的加速度时(合力为ma),先求合力再求功的方法更简捷;如果已知物体所受的力之中有的力不做功,有的力做功,而且方便求得该力做的功(如重力做的功)时,选择W合=W1+W2+Wn简单方便。,类型一,类型二,类型三,类型四,【例题4】 如
12、图所示,人在A点拉着绳通过一个定滑轮吊起质量m=50 kg的物体,开始绳与水平方向成60角,当人匀速提起重物由A点沿水平方向运动s=2 m而到达B点时,绳与水平方向成30角。求人对绳的拉力做了多少功。,点拨: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l方向一直水平,所以不能利用W=Flcos 直接求拉力做的功。若转换一下研究对象则不难发现,人对绳的拉力做的功与绳对物体的拉力做的功是相同的,且绳对物体的拉力是恒力,问题便迎刃而解。,类型一,类型二,类型三,类型四,答案:732 J 题后反思本题中人对绳的拉力做功,同时绳对物体的拉力做功,因滑轮与绳之间只是发生静摩擦力的作用,没有能量损失,因此两个力做功相等,所以可以通过等效转换法,把求变力做功转化为求恒力做功。,