高一物理必修2——功

1、安吉振民高級中學付加林付加林安吉振民高級中學7.1追尋守恒量追尋守恒量勢能勢能:相互作用的物體憑其位置而具有的能量叫勢能。相互作用的物體憑其位置而具有的能量叫勢能。動能動能:物體由于運動而具有的能量叫動能。物體由于運動而具有的能量叫動能。問題：各種能量是怎樣轉化的呢？問題：各種能量是怎樣轉化的呢？安吉振民高級中學 貨物在起重機拉力的作用下貨物在起重機拉力的作用下 重力勢能重力勢能增加了增加了安吉振民高級中學 列車在機車的牽引力作用下列車在機車的牽引力作用下 動能動能增加了增加了安吉振民高級中學 握力器在手的壓力下握力器在手的壓力下 彈性勢能彈性勢能增加了增加了安吉振民高級中學如果物體在如果物體

2、在力力的作用下的作用下能量能量發(fā)生了發(fā)生了變化，這個力一定對物體做了變化，這個力一定對物體做了功功。1、功和能、功和能 貨物在起重機的拉力作用下重力勢能增加了貨物在起重機的拉力作用下重力勢能增加了 列車在機車的牽引力作用下列車在機車的牽引力作用下 動能增加了動能增加了 握力器在手的壓力作用下彈性勢能增加了握力器在手的壓力作用下彈性勢能增加了安吉振民高級中學 一個物體受到一個物體受到力力的作用，如果的作用，如果物體在力的方向上發(fā)生一段物體在力的方向上發(fā)生一段位移位移，就說這個力對物體就說這個力對物體做了功做了功。 2、功的概念、功的概念 做功是力的作用在空間位移上逐做功是力的作用在空間位移上逐漸

3、累積的過程。漸累積的過程。 Fl安吉振民高級中學3、做功的兩個不可缺少的因素、做功的兩個不可缺少的因素1.作用在物體上的作用在物體上的力力2.物體在力的方向上發(fā)生的物體在力的方向上發(fā)生的位移位移FFl安吉振民高級中學安吉振民高級中學安吉振民高級中學安吉振民高級中學安吉振民高級中學FFlM安吉振民高級中學 在物理學中，如果力的方向與物體運動的在物理學中，如果力的方向與物體運動的方向一致，功就等于力的大小與位移大小的乘方向一致，功就等于力的大小與位移大小的乘積。用積。用F表示力的大小，用表示力的大小，用 l 表示位移的大小，表示位移的大小，用用W表示力表示力F所做的功，則有：所做的功，則有： W=

4、F l如果力的方向與位移方向一致。如果力的方向與位移方向一致。FFlM安吉振民高級中學FFl安吉振民高級中學4、功的公式、功的公式FF1F2FL L安吉振民高級中學4、功的公式、功的公式F1F2FL LW F2= 0WF=W F1F1= Fcos=F1L =FLcos安吉振民高級中學FFF1F2F1F2l安吉振民高級中學FFll2l1安吉振民高級中學FFF1F2cosFlW F1F2 力對物體所做的功，等于力對物體所做的功，等于力的大小、位移力的大小、位移的大小、力和位移的夾角的余弦這三者的乘積的大小、力和位移的夾角的余弦這三者的乘積。l功的一般計算公式功的一般計算公式安吉振民高級中學表示表示

5、W力對物體所做的功力對物體所做的功焦耳（焦耳（J）單位單位公式中各物理量的含義及單位公式中各物理量的含義及單位 功功是一個標量。在國際單位制中單位是是一個標量。在國際單位制中單位是焦耳，焦耳，簡稱焦，符號是簡稱焦，符號是J。 1J等于等于1N的力使物體在力的方向上發(fā)生的力使物體在力的方向上發(fā)生1m的位移時所做的功。的位移時所做的功。 1J=1N1m=1NmcosFlW 安吉振民高級中學表示表示表示表示l恒力恒力F與位移與位移l兩個矢量方向之間的夾角兩個矢量方向之間的夾角恒力恒力F作用的物體的位移作用的物體的位移米（米（m）單位單位cosFlW 安吉振民高級中學對功的公式的理解對功的公式的理解1

6、.公式只能用于求公式只能用于求恒力恒力的功，如果力是變力，無論的功，如果力是變力，無論力的大小變化，還是力的方向變化，都不能直接力的大小變化，還是力的方向變化，都不能直接用該公式求解；用該公式求解；2.角是角是“力的方向和位移方向的夾角力的方向和位移方向的夾角”，而不是題，而不是題目中的某一個以目中的某一個以命名的角；命名的角；3.功與物體受力后通過這段位移做功與物體受力后通過這段位移做運動狀態(tài)運動狀態(tài)無關；無關；4.公式中位移公式中位移l的相對性：同一物體的運動，相對于的相對性：同一物體的運動，相對于不同的參照系，位移是不同的，故為避免結果的不同的參照系，位移是不同的，故為避免結果的“不確定

7、性不確定性”在計算功時，位移都是以在計算功時，位移都是以地面地面為參為參照系的照系的。cosFlW 安吉振民高級中學 如圖表示物體在力如圖表示物體在力F的作用下在水平面上發(fā)生了的作用下在水平面上發(fā)生了一段位移一段位移l，計算這種情形下力對物體做的功。，計算這種情形下力對物體做的功。設這種情形下力和位移分別為：設這種情形下力和位移分別為：F=10N，l=2m。角。角的大小如圖。的大小如圖。lFv=0解：解：拉力拉力F對物體所做的功為：對物體所做的功為：安吉振民高級中學 如圖表示物體在力如圖表示物體在力F的作用下在水平面上發(fā)生的作用下在水平面上發(fā)生了一段位移了一段位移l，計算這種情形下力對物體做的

8、功。，計算這種情形下力對物體做的功。設這種情形下力和位移分別為：設這種情形下力和位移分別為：F=10N，l=2m。角。角的大小如圖。的大小如圖。lFvl=120安吉振民高級中學問題問題4：矢量的正、負表示的是方向。功是標量，：矢量的正、負表示的是方向。功是標量，它的正、負表示什么意思呢？它的正、負表示什么意思呢？解：解：拉力拉力F對物體所做的功為：對物體所做的功為：v=120安吉振民高級中學 現(xiàn)在我們討論一下一個力做功時可能出現(xiàn)的現(xiàn)在我們討論一下一個力做功時可能出現(xiàn)的各種情形。各種情形。四、正功和負功四、正功和負功cosFlW 公式中的公式中的F和和l分別指分別指“力的大小力的大小”和和“位移

9、位移的大小的大小”，即公式中，即公式中F和和l恒取正值，公式應寫恒取正值，公式應寫作作W=|F| l |cos。可見?？梢奧的正負取決于的正負取決于cos的的正負，也就是正負，也就是的大小。的大小。W的正負并不表示功的正負并不表示功有方向。有方向。安吉振民高級中學情形（一）情形（一） （1）當）當=/2時，時，cos=0，W=0。這表示。這表示力力F的方向跟位移的方向跟位移l的方向垂直的方向垂直，力，力F不做功。不做功。FNGv安吉振民高級中學情形（二）情形（二） （）當（）當/2時，時，cos0，W0。這表示。這表示力力F對物體做正功對物體做正功力力F對物體產(chǎn)生位移有一對物體產(chǎn)生位移有一定的

10、貢獻。（動力做功）定的貢獻。（動力做功）sFv安吉振民高級中學xF情形（三）情形（三） （）當（）當/2 時，時，cos0，W0。這表示這表示力力F對物體做負功對物體做負功F對物體產(chǎn)生位移對物體產(chǎn)生位移起著阻礙的作用。（阻力做功）起著阻礙的作用。（阻力做功）安吉振民高級中學某力對物體做負功，往往說成某力對物體做負功，往往說成“物體克服某物體克服某力做功力做功”（取絕對值）。這兩種說法的意義是（取絕對值）。這兩種說法的意義是等同的。例如，豎直向上拋出的球，在向上運等同的。例如，豎直向上拋出的球，在向上運動的過程中，重力對球做負功，可以說成動的過程中，重力對球做負功，可以說成“球球克服重力做功克服

11、重力做功”。汽車關閉發(fā)動機以后，在阻。汽車關閉發(fā)動機以后，在阻力的作用下逐漸停下來，阻力對汽車做負功，力的作用下逐漸停下來，阻力對汽車做負功，可以說成可以說成“汽車克服阻力做功汽車克服阻力做功”。安吉振民高級中學取值取值cosW含義含義/20W=F l cos力對物體做正功力對物體做正功=/20W=0力對物體不做功力對物體不做功/2 0W0力對物體做負功力對物體做負功cosFlW 安吉振民高級中學在日常生活中，一個物體往往是在幾個力的在日常生活中，一個物體往往是在幾個力的共同作用下發(fā)生一段位移時，那么如何計算這共同作用下發(fā)生一段位移時，那么如何計算這幾個力對物體所做的總功。幾個力對物體所做的總

12、功。思考與討論思考與討論F阻阻GF拉拉FN安吉振民高級中學 例題例題:一個質(zhì)量一個質(zhì)量2kg的小車，受到與水平的小車，受到與水平方向成方向成37角斜向上方的拉力角斜向上方的拉力F1=10N，在水平，在水平地面上移動的距離地面上移動的距離l=2m。小車與地面間的摩擦。小車與地面間的摩擦力力F2=4.2N。求外力對小車所做的總功。求外力對小車所做的總功。F137F2l安吉振民高級中學F137F2FNGF1yF1x受力分析受力分析v安吉振民高級中學方法方法1：解：解：拉力拉力F1對小車所做的功為：對小車所做的功為：W1=F1l cos1= F1l cos37= 16J摩擦力摩擦力F2對小車所組的功為

13、：對小車所組的功為：W2=F2l cos2= F2l cos180= -8.4J外力對外力對小車小車所做的總功所做的總功W等于等于W1和和W2的代數(shù)和：的代數(shù)和：W=W1+W2=16J+（-8.4J）=7.6J安吉振民高級中學方法方法2：解：解：小車所受到的合力為：小車所受到的合力為：F合合=F1xF2 = F1cos37 F2外力對小車所做的總功為：外力對小車所做的總功為：W=F合合l cos0=（F1cos37 F2）l cos0 = F1l cos37 F2s =16J+（-8.4J）=7.6Jv安吉振民高級中學方法方法1：求出各個力所做的功，則總功等于各求出各個力所做的功，則總功等于各

14、個力所做功的個力所做功的代數(shù)和代數(shù)和。注意要代入功的正、負。注意要代入功的正、負號。號。 方法方法2：先求出各個力的合力，則總功等于先求出各個力的合力，則總功等于合力所做的功。合力所做的功?？偣Φ那蠓偣Φ那蠓ò布衩窀呒壷袑W歸納總結歸納總結一、做功的因素：力和物體在力的方向上發(fā)生的位移。一、做功的因素：力和物體在力的方向上發(fā)生的位移。二、功的公式：二、功的公式：W=Flcos 力力對物體所做的功，等于力的大小、位移的大小、力對物體所做的功，等于力的大小、位移的大小、力和位移的夾角的余弦這三者的乘積。和位移的夾角的余弦這三者的乘積。 三、功的國際單位：焦耳。功是標量三、功的國際單位：焦耳。功是標量四、功的正、負。四、功的正、負。五、總功的求法：五、總功的求法：（1）求出各個力所做的功，則總功等于各個力所做功的）求出各個力所做的功，則總功等于各個力所做功的代數(shù)和代數(shù)和。（2）先求出各個力的合力，則總功等于合力所做的功。）先求