高一物理必修2——功

1、安吉振民高級(jí)中學(xué)付加林付加林安吉振民高級(jí)中學(xué)7.1追尋守恒量追尋守恒量勢(shì)能勢(shì)能:相互作用的物體憑其位置而具有的能量叫勢(shì)能。相互作用的物體憑其位置而具有的能量叫勢(shì)能。動(dòng)能動(dòng)能:物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量叫動(dòng)能。物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量叫動(dòng)能。問(wèn)題：各種能量是怎樣轉(zhuǎn)化的呢？問(wèn)題：各種能量是怎樣轉(zhuǎn)化的呢？安吉振民高級(jí)中學(xué) 貨物在起重機(jī)拉力的作用下貨物在起重機(jī)拉力的作用下 重力勢(shì)能重力勢(shì)能增加了增加了安吉振民高級(jí)中學(xué) 列車在機(jī)車的牽引力作用下列車在機(jī)車的牽引力作用下 動(dòng)能動(dòng)能增加了增加了安吉振民高級(jí)中學(xué) 握力器在手的壓力下握力器在手的壓力下 彈性勢(shì)能彈性勢(shì)能增加了增加了安吉振民高級(jí)中學(xué)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(gè)力一定對(duì)物體做了變化，這個(gè)力一定對(duì)物體做了功功。1、功和能、功和能 貨物在起重機(jī)的拉力作用下重力勢(shì)能增加了貨物在起重機(jī)的拉力作用下重力勢(shì)能增加了 列車在機(jī)車的牽引力作用下列車在機(jī)車的牽引力作用下 動(dòng)能增加了動(dòng)能增加了 握力器在手的壓力作用下彈性勢(shì)能增加了握力器在手的壓力作用下彈性勢(shì)能增加了安吉振民高級(jí)中學(xué) 一個(gè)物體受到一個(gè)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(shuō)這個(gè)力對(duì)物體就說(shuō)這個(gè)力對(duì)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(guò)程。漸累積的過(guò)程。 Fl安吉振民高級(jí)中學(xué)3、做功的兩個(gè)不可缺少的因素、做功的兩個(gè)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(jí)中學(xué)安吉振民高級(jí)中學(xué)安吉振民高級(jí)中學(xué)安吉振民高級(jí)中學(xué)安吉振民高級(jí)中學(xué)FFlM安吉振民高級(jí)中學(xué) 在物理學(xué)中，如果力的方向與物體運(yùn)動(dòng)的在物理學(xué)中，如果力的方向與物體運(yùn)動(dòng)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(jí)中學(xué)FFl安吉振民高級(jí)中學(xué)4、功的公式、功的公式FF1F2FL L安吉振民高級(jí)中學(xué)4、功的公式、功的公式F1F2FL LW F2= 0WF=W F1F1= Fcos=F1L =FLcos安吉振民高級(jí)中學(xué)FFF1F2F1F2l安吉振民高級(jí)中學(xué)FFll2l1安吉振民高級(jí)中學(xué)FFF1F2cosFlW F1F2 力對(duì)物體所做的功，等于力對(duì)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(jì)算公式功的一般計(jì)算公式安吉振民高級(jí)中學(xué)表示表示

5、W力對(duì)物體所做的功力對(duì)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(gè)標(biāo)量。在國(guó)際單位制中單位是是一個(gè)標(biāo)量。在國(guó)際單位制中單位是焦耳，焦耳，簡(jiǎn)稱焦，符號(hào)是簡(jiǎn)稱焦，符號(hào)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(shí)所做的功。的位移時(shí)所做的功。 1J=1N1m=1NmcosFlW 安吉振民高級(jí)中學(xué)表示表示表示表示l恒力恒力F與位移與位移l兩個(gè)矢量方向之間的夾角兩個(gè)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(jí)中學(xué)對(duì)功的公式的理解對(duì)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(wú)論的功，如果力是變力，無(wú)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(gè)以目中的某一個(gè)以命名的角；命名的角；3.功與物體受力后通過(guò)這段位移做功與物體受力后通過(guò)這段位移做運(yùn)動(dòng)狀態(tài)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)；無(wú)關(guān)；4.公式中位移公式中位移l的相對(duì)性：同一物體的運(yùn)動(dòng)，相對(duì)于的相對(duì)性：同一物體的運(yùn)動(dòng)，相對(duì)于不同的參照系，位移是不同的，故為避免結(jié)果的不同的參照系，位移是不同的，故為避免結(jié)果的“不確定

7、性不確定性”在計(jì)算功時(shí)，位移都是以在計(jì)算功時(shí)，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(jí)中學(xué) 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(jì)算這種情形下力對(duì)物體做的功。，計(jì)算這種情形下力對(duì)物體做的功。設(shè)這種情形下力和位移分別為：設(shè)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(duì)物體所做的功為：對(duì)物體所做的功為：安吉振民高級(jí)中學(xué) 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(jì)算這種情形下力對(duì)物體做的

8、功。，計(jì)算這種情形下力對(duì)物體做的功。設(shè)這種情形下力和位移分別為：設(shè)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(jí)中學(xué)問(wèn)題問(wèn)題4：矢量的正、負(fù)表示的是方向。功是標(biāo)量，：矢量的正、負(fù)表示的是方向。功是標(biāo)量，它的正、負(fù)表示什么意思呢？它的正、負(fù)表示什么意思呢？解：解：拉力拉力F對(duì)物體所做的功為：對(duì)物體所做的功為：v=120安吉振民高級(jí)中學(xué) 現(xiàn)在我們討論一下一個(gè)力做功時(shí)可能出現(xiàn)的現(xiàn)在我們討論一下一個(gè)力做功時(shí)可能出現(xiàn)的各種情形。各種情形。四、正功和負(fù)功四、正功和負(fù)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(yīng)寫恒取正值，公式應(yīng)寫作作W=|F| l |cos?？梢?jiàn)?？梢?jiàn)W的正負(fù)取決于的正負(fù)取決于cos的的正負(fù)，也就是正負(fù)，也就是的大小。的大小。W的正負(fù)并不表示功的正負(fù)并不表示功有方向。有方向。安吉振民高級(jí)中學(xué)情形（一）情形（一） （1）當(dāng)）當(dāng)=/2時(shí)，時(shí)，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(jí)中學(xué)情形（二）情形（二） （）當(dāng)（）當(dāng)/2時(shí)，時(shí)，cos0，W0。這表示。這表示力力F對(duì)物體做正功對(duì)物體做正功力力F對(duì)物體產(chǎn)生位移有一對(duì)物體產(chǎn)生位移有一定的

10、貢獻(xiàn)。（動(dòng)力做功）定的貢獻(xiàn)。（動(dòng)力做功）sFv安吉振民高級(jí)中學(xué)xF情形（三）情形（三） （）當(dāng)（）當(dāng)/2 時(shí)，時(shí)，cos0，W0。這表示這表示力力F對(duì)物體做負(fù)功對(duì)物體做負(fù)功F對(duì)物體產(chǎn)生位移對(duì)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(jí)中學(xué)某力對(duì)物體做負(fù)功，往往說(shuō)成某力對(duì)物體做負(fù)功，往往說(shuō)成“物體克服某物體克服某力做功力做功”（取絕對(duì)值）。這兩種說(shuō)法的意義是（取絕對(duì)值）。這兩種說(shuō)法的意義是等同的。例如，豎直向上拋出的球，在向上運(yùn)等同的。例如，豎直向上拋出的球，在向上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，重力對(duì)球做負(fù)功，可以說(shuō)成動(dòng)的過(guò)程中，重力對(duì)球做負(fù)功，可以說(shuō)成“球球克服重力做功克服

11、重力做功”。汽車關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)以后，在阻。汽車關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)以后，在阻力的作用下逐漸停下來(lái)，阻力對(duì)汽車做負(fù)功，力的作用下逐漸停下來(lái)，阻力對(duì)汽車做負(fù)功，可以說(shuō)成可以說(shuō)成“汽車克服阻力做功汽車克服阻力做功”。安吉振民高級(jí)中學(xué)取值取值cosW含義含義/20W=F l cos力對(duì)物體做正功力對(duì)物體做正功=/20W=0力對(duì)物體不做功力對(duì)物體不做功/2 0W0力對(duì)物體做負(fù)功力對(duì)物體做負(fù)功cosFlW 安吉振民高級(jí)中學(xué)在日常生活中，一個(gè)物體往往是在幾個(gè)力的在日常生活中，一個(gè)物體往往是在幾個(gè)力的共同作用下發(fā)生一段位移時(shí)，那么如何計(jì)算這共同作用下發(fā)生一段位移時(shí)，那么如何計(jì)算這幾個(gè)力對(duì)物體所做的總功。幾個(gè)力對(duì)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(jí)中學(xué) 例題例題:一個(gè)質(zhì)量一個(gè)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(dòng)的距離地面上移動(dòng)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(duì)小車所做的總功。求外力對(duì)小車所做的總功。F137F2l安吉振民高級(jí)中學(xué)F137F2FNGF1yF1x受力分析受力分析v安吉振民高級(jí)中學(xué)方法方法1：解：解：拉力拉力F1對(duì)小車所做的功為：對(duì)小車所做的功為：W1=F1l cos1= F1l cos37= 16J摩擦力摩擦力F2對(duì)小車所組的功為

13、：對(duì)小車所組的功為：W2=F2l cos2= F2l cos180= -8.4J外力對(duì)外力對(duì)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(jí)中學(xué)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(duì)小車所做的總功為：外力對(duì)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(jí)中學(xué)方法方法1：求出各個(gè)力所做的功，則總功等于各求出各個(gè)力所做的功，則總功等于各

14、個(gè)力所做功的個(gè)力所做功的代數(shù)和代數(shù)和。注意要代入功的正、負(fù)。注意要代入功的正、負(fù)號(hào)。號(hào)。 方法方法2：先求出各個(gè)力的合力，則總功等于先求出各個(gè)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?jí)中學(xué)歸納總結(jié)歸納總結(jié)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(duì)物體所做的功，等于力的大小、位移的大小、力對(duì)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(guó)際單位：焦耳。功是標(biāo)量三、功的國(guó)際單位：焦耳。功是標(biāo)量四、功的正、負(fù)。四、功的正、負(fù)。五、總功的求法：五、總功的求法：（1）求出各個(gè)力所做的功，則總功等于各個(gè)力所做功的）求出各個(gè)力所做的功，則總功等于各個(gè)力所做功的代數(shù)和代數(shù)和。（2）先求出各個(gè)力的合力，則總功等于合力所做的功。）先求