高中物理功的课件

第七章机械能第一节能、功伽利略理想实验等高小球“记得”原来的高度在伽利略的斜面理想实验中，是否存在守恒量？结论伽利略斜面实验表明：小球在运动过程中，“有某一量是守恒的”，这个量叫能量。相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫做势能。物体由于运动而具有的能量叫做动能。在科学上，如果物体受到力的作用，并且在这个力的方向上通过一段距离，我们就说这个力对物体做了功。一、功的概念１、功的定义FSF手托着书静止人推车未动这两个因素是严格的，缺一不可！2、做功的两个必要因素：（1）作用在物体上的力。（2）物体在力的方向上通过的位移。功等于力和物体在力的方向上通过的位移的乘积。①F方向与S的方向在一条直线上功=力×位移W=F·S3、功的计算SFF（焦、J）1焦耳=1牛顿·米功的单位：焦耳②F方向与S的方向不在一条直线上功=力在位移方向的分力×位移公式：W=F·S·cosαFF1F2αSFF1F2α注:公式中F为恒力4、辨认力的方向与位移方向的夹角αFS甲答案：ααFS乙答案：π-ααFS丙答案：ααFS丁答案：π-α二、正功和负功（一）对功的公式：W=FSCOSα的讨论(1)当α=0时，COSα=1，W=FS和我们在初中学过的功的公式相同。(2)当α=π/2时，COSα=0，W=0,这时我们就说力对物体没做功。举例。(3)当απ/2时，COSα0，W0,这时我们就说力对物体做正功。举例。(4)当π/2α≤π时，COSα0，W0这时我们就说力对物体做负功。举例。讨论1、功的正负有什么含义呢？力对物体做正功或负功时又有什么物理意义？思考与讨论②功的正负表示的是动力对物体做功，还是阻力对物体做功；①功是标量，功的正负并不代表大小，也不代表方向；③力对物体做了多少负功，也就是说物体克服这个力做了多少正功；例如：一个力对物体做了－6J的功，可以说成物体克服这个力做了6J的功④功是过程量，做功过程实质是改变物体能量的过程，功的正负表示的是物体能量的增减。三、几个力做功的计算例：如图，一个物体在拉力F的作用下，水平向右匀速移动位移为s，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；合力所做的功是多少。αFFNfGsαFFNfG解：重力和支持力不做功∵它们和位移的夹角为900F所做的功为：Ｗ1＝Fscosα，滑动摩擦力f所做的功为：Ｗ2＝fscos1800＝－fs各个力对物体所做功的代数和为：Ｗ=Ｗ1+Ｗ2=(Ｆcosα－f）s根据正交分解法求得物体所受的合力Ｆ=Ｆcosα－f，合力方向向右，与位移同向；合力所做的功为：Ｗ＝Ｆscos00＝（Ｆcosα－f）s解：重力和支持力不做功∵它们和位移的夹角为900F所做的功为：Ｗ1＝Fscosα，滑动摩擦力f所做的功为：Ｗ2＝fscos1800＝－fs＝－Fscosα各个力对物体所做功的代数和为：Ｗ=Ｗ1+Ｗ2=(Ｆcosα－f）s＝0因物体匀速运动则合力为0，那么合力做功为0求解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，然后求出所有功的代数和。即：W总=W1+W2+……+Wn(2)先求出物体所受的合力，然后再求出合力的功，即：W总=F合Scosα拓展变力做功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化间接求解。1.可用（微元法）无限分小法来求,过程无限分小后，可认为每小段是恒力做功。2.平均力法：若变力大小随位移是线性变化，且方向不变时，可将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。W=FSCOSα3.利用Ｆ－Ｓ图像，Ｆ－Ｓ图线与坐标轴所包围的面积即是力Ｆ做功的数值。4.用功能关系进行求解。1、以一定的初速度向上抛出一个小球，小球能上升的最大高度为h，空气阻力的大小恒为F，则从抛出到落回抛出点的过程中，空气阻力对小球做的功：A、零B、-FhC、FhD、-2FhD2、如图所示,某个力F=10N作用于半径为R=1m的转盘边缘上,力F的大小保持不变,但方向始终保持与作用点的切线方向一致,则转动一周这个力F做的功应为:A.0B.20π(J)C.10(J)D.20(J)BFR思考分段或分过程处理处理方法：化曲为直（微分法）3.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，通过相同的位移，拉力对木块做的功()A.在光滑的水平面上较多B.在粗糙的水平面上较多C.一样多D.由小车运动所需的时间决定C4.质量为m的物体沿倾角为θ的斜面匀速滑下，在通过位移L的过程中()A.重力对物体做功mgLB.重力对物体做功mgLsinC.支持力对物体做功mgLcosD.摩擦力对物体做正功，数值为mgLsinB5.放在粗糙水平地面上的物体，在10N的水平拉力作用下，以6m/s的速度匀速移动4s，则拉力共做了功，摩擦阻力对物体做了的功.物体克服摩擦阻力对物体做了的功.-240J240J240J摩擦力一定做负功吗？静摩擦力一定不做功吗？滑动摩擦力一定做功吗？课堂讨论v0v0mMS2S1Mv0m滑动摩擦力Ff对m做负功W1=-FfS1滑动摩擦力Ff对Ｍ做正功W2=FfS2一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桌不做功结论:滑动摩擦力既可以做正功，也可以做负功，还可以不做功。关于滑动摩擦力做功FABA和B相对静止,一起加速运动静摩擦力对A做负功W=-FfS静摩擦力对Ｂ做正功Ｗ＝FfS一对静摩擦力做功之和必定为零关于静摩擦力做功结论:静摩擦力既可以做正功，也可以做负功，还可以不做功。一对摩擦力不可能做正功课堂讨论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力，作用力做正功，反作用力一定做负功吗？SNSN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。课堂练习下列说法正确的是（）A、静摩擦力总是不做功B、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D、外力对物体做功的代数和为零，则物体必定处于静止或匀速直线运动状态C课堂练习BD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(静止或匀速运动),这两个力在同一时间内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(静止或匀速运动),这两个力在同一时间内做的功或者都为零,或者大小相等符号相反C、在同样时间内,作用力和反作用力的功大小不一定相等,但符号一定相反D、在同样时间内,作用力和反作用力的功大小不一定相等,正负号也不一定相反课堂讨论做匀速圆周运动的物体受到的向心力做功吗？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。圆的半径是1m，小球的质量是0.1kg，线速度v=1m/s，则小球运动一周拉力做的功为多少？FvFv向心力永远不做功