2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理必修2 第8章機(jī)械能守恒定律第1節(jié)功與功率(5)課件

機(jī)械能守恒定律第七章第二節(jié)功第七章下面幾幅圖片中人或機(jī)械做了功的有哪幾幅？做功的大小與哪些因素有關(guān)？要回答這個(gè)問(wèn)題,我們需要明確功的定義.1．概念：一個(gè)物體受到力的作用,并在____________發(fā)生了一段位移,這個(gè)力就對(duì)物體做了功.2．做功的因素：_______和物體在___________上發(fā)生的__________,是做功的兩個(gè)不可缺少的因素.功力的方向上

力

力的方向

位移

3．功的計(jì)算(1)若力的方向與位移的方向一致,則W＝________.(2)若力的方向與位移的方向夾角為α,則W＝__________.4．功的單位：國(guó)際單位制中,功的單位是_________,簡(jiǎn)稱__________,符號(hào)是__________.Fl

Flcosα

焦耳

焦

J

設(shè)力F與位移l方向間的夾角為α,則由功的公式W＝Flcosα可得下表：正功和負(fù)功做正功動(dòng)力不做功動(dòng)力阻力做負(fù)功阻力當(dāng)物體在幾個(gè)力的共同作用下發(fā)生一段位移時(shí),這幾個(gè)力對(duì)物體所做的總功等于：1．各個(gè)分力分別對(duì)物體所做功的__________；2．幾個(gè)力的__________對(duì)物體所做的功.總功的計(jì)算代數(shù)和

合力

一、對(duì)功的理解1．功是過(guò)程量：描述了力的作用效果在空間上的累積,它總與一個(gè)具體過(guò)程相聯(lián)系.2．做的功的兩個(gè)必要因素(1)物體受到力的作用；(2)物體在力的方向上有位移.如圖甲所示,舉重運(yùn)動(dòng)員舉著杠鈴不動(dòng)時(shí),杠鈴沒(méi)有發(fā)生位移,所以舉杠鈴的力對(duì)杠鈴沒(méi)有做功.如圖乙所示,足球在水平地面上滾動(dòng)時(shí),在重力的方向上沒(méi)有發(fā)生位移,所以重力對(duì)球做的功為零.功是力在空間上的積累效應(yīng),它總是與一個(gè)具體的過(guò)程相聯(lián)系,因此,功是一個(gè)過(guò)程量.同時(shí)功與具體的某一個(gè)力或某幾個(gè)力對(duì)應(yīng),學(xué)習(xí)時(shí)要注意是哪一個(gè)力或哪幾個(gè)力的功,以及所對(duì)應(yīng)的過(guò)程.3．功的單位焦(J),1J＝1N×1m＝1N·m4．對(duì)公式W＝Flcosα的理解對(duì)公式W＝Flcosα可以有兩種理解：一種是力F在位移l方向上的分力Fcosα與位移l的乘積；另一種是力F與在力F方向上的位移lcosα的乘積.特別提醒：(1)式中F一定是恒力.若是變力,中學(xué)階段一般不用上式求功.(2)式中的l是力的作用點(diǎn)的位移,也為物體對(duì)地的位移.α是F的方向與l的方向間的夾角.(3)力對(duì)物體做的功只與F、l、α三者有關(guān),與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)等因素?zé)o關(guān).①如圖甲所示,將物塊疊放在一起.②如圖乙所示,在水平方向勻速搬動(dòng)一盆花.③如圖丙所示,費(fèi)了很大的勁,杠鈴仍紋絲不動(dòng)④如圖丁所示,向前勻速推動(dòng)拖把拖地.A．①② B．②③C．①④ D．③④答案：C解析：乙圖中花盆受到的合力為零,丙圖中杠鈴的位移為零,人對(duì)物體沒(méi)做功,其它兩種情況人對(duì)物體做了功.二、對(duì)正功和負(fù)功的理解1．功是標(biāo)量(1)功是標(biāo)量,只有量值,沒(méi)有方向.功的正、負(fù)并不表示功的方向,而且也不是數(shù)量上的正與負(fù).我們既不能說(shuō)“正功與負(fù)功的方向相反”,也不能說(shuō)“正功大于負(fù)功”,它們僅僅表示相反的做功效果.(2)一個(gè)力對(duì)物體做負(fù)功,往往說(shuō)成物體克服這個(gè)力做功,這兩種說(shuō)法是等效的.例如,滑動(dòng)摩擦力對(duì)物體做的功為－10J,也可以說(shuō)成物體克服摩擦力做的功為10J.(3)比較做功多少時(shí),只比較功的絕對(duì)值,不看功的正負(fù)號(hào).例如,－8J的功要比5J的功多.2．判斷力是否做功及做功正負(fù)的方法(1)看力F的方向與位移l的方向間的夾角α——常用于恒力做功的情形.(2)看力F的方向與速度v的方向間的夾角α——常用于曲線運(yùn)動(dòng)的情形.若α為銳角則做正功,若α為直角則不做功,若α為鈍角則做負(fù)功.3．功的正負(fù)的物理意義動(dòng)力學(xué)角度能量角度正功若某力對(duì)物體做正功,則這個(gè)力對(duì)物體來(lái)說(shuō)是動(dòng)力若力對(duì)物體做功,則外界向物體提供能量,即受力物體獲得了能量負(fù)功若某力對(duì)物體做負(fù)功,則這個(gè)力對(duì)物體來(lái)說(shuō)是阻力若物體克服外力做功,則物體要消耗自身的能量,即物體失去了能量A．甲圖中支持力對(duì)人做正功B．乙圖中支持力對(duì)人做正功C．甲圖中摩擦力對(duì)人做負(fù)功D．乙圖中摩擦力對(duì)人做負(fù)功答案：A解析：圖甲中支持力豎直向上,對(duì)人做正功,A正確；圖乙中支持力垂直履帶斜向上,對(duì)人不做功,B錯(cuò)誤；圖甲中摩擦力為零,C錯(cuò)誤；圖乙中摩擦力沿履帶向上,對(duì)人做正功,D錯(cuò)誤.三、關(guān)于摩擦力的功和相互作用力的功1．摩擦力做功的特點(diǎn)(1)滑動(dòng)摩擦力和靜摩擦力都可以對(duì)物體不做功.(2)滑動(dòng)摩擦力和靜摩擦力都可以對(duì)物體做負(fù)功.(3)滑動(dòng)摩擦力和靜摩擦力都可以對(duì)物體做正功.2．作用力、反作用力做功的特點(diǎn)(1)作用力與反作用力特點(diǎn)：大小相等、方向相反,但作用在不同物體上.(2)作用力、反作用力作用下的物體的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：可能向相反方向運(yùn)動(dòng),也可能向相同方向運(yùn)動(dòng),也可能一個(gè)運(yùn)動(dòng)而另一個(gè)靜止,還可能兩物體都靜止.(3)由W＝Flcosα可以判斷,作用力與反作用力的功的特點(diǎn)是：沒(méi)有必然關(guān)系,即不一定是一正一負(fù),絕對(duì)值也不一定相等.答案：D解析：各力的方向與位移方向均一致,所有力都做正功,選項(xiàng)D正確.四、合力和變力做功的計(jì)算1．總功的計(jì)算物體受到多個(gè)外力作用時(shí),計(jì)算合外力的功,要考慮各個(gè)外力共同做功產(chǎn)生的效果,一般有如下兩種方法：(1)先由力的合成與分解法或根據(jù)牛頓第二定律求出合力F合,然后由W＝F合lcosα計(jì)算.(2)由W＝Flcosα計(jì)算各個(gè)力對(duì)物體做的功W1、W2、…、Wn,然后將各個(gè)外力所做的功求代數(shù)和,即W合＝W1＋W2＋…＋Wn.特別提醒：(1)先求各個(gè)力做的功,再求總功時(shí),應(yīng)用的是算術(shù)運(yùn)算法則,而不是矢量運(yùn)算法則.(2)求某一個(gè)力做的功時(shí),不受其他力存在的影響.(3)求各個(gè)力做的總功時(shí),每個(gè)力對(duì)應(yīng)的位移必須是相對(duì)于同一慣性參考系的位移(一般選地面).答案：D對(duì)功的概念的理解解析：選項(xiàng)A中,由于行李受力平衡,工人對(duì)行李的作用力豎直向上,與行李的運(yùn)動(dòng)方向始終垂直,故對(duì)行李不做功,選項(xiàng)A錯(cuò)誤；在選項(xiàng)B中,工人對(duì)行李的作用力與行李的運(yùn)動(dòng)方向夾角為銳角,故對(duì)行李做正功,選項(xiàng)B正確；根據(jù)牛頓第三定律,作用力與反作用力大小相等,方向相反,但二者對(duì)不同的物體做功,兩個(gè)受力物體的位移大小也不一定相等,所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D選項(xiàng)中,摩擦力是變力,且總與物體相對(duì)地面的運(yùn)動(dòng)方向相反,因此當(dāng)物體回到出發(fā)點(diǎn)后,雖然物體位移為0,但摩擦力仍對(duì)物體做了負(fù)功,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤.答案：B點(diǎn)評(píng)：(1)注意“做功”與“做工”的區(qū)別,A選項(xiàng)中,工人在“做工”.(2)C選項(xiàng)中,要注意一對(duì)作用力與反作用力做功的大小不一定相等,符號(hào)也不一定相反.A．無(wú)論水平面光滑與否,都有W1＝W2B．若水平面光滑,則W1＞W(wǎng)2C．若水平面粗糙,則W1＞W(wǎng)2D．若水平面粗糙,則W1＜W2答案：A解析：由題意可知：F1做功為W1＝FLcosαF2做功為W2＝FLcosα故B、C、D錯(cuò)誤,A正確.功的正負(fù)的判斷答案：CD點(diǎn)評(píng)：本題涉及對(duì)功的概念的理解和做功正、負(fù)的判斷問(wèn)題,要認(rèn)真分析題中給出的物理情境,搞清哪些力對(duì)物體做功,是做正功還是做負(fù)功,受力分析要全面.在解題中不要只分析人對(duì)車的推力做功,而漏掉了人對(duì)車廂底部摩擦力做功的分析.答案：AC解析：重力與速度方向成銳角,重力做正功；摩擦力與速度方向垂直,摩擦力不做功；支持力與速度方向成鈍角,支持力做負(fù)功.綜上所述,A、C項(xiàng)正確.功的計(jì)算答案：(1)80J

(2)68J答案：重力和支持力做功為零拉力做功48J摩擦力做功－28J合力做功20J開放·探究當(dāng)木塊相對(duì)木板向右滑動(dòng),它們之間為滑動(dòng)摩擦力.此時(shí)①木板對(duì)木塊的滑動(dòng)摩擦力和木塊位移方向相反,顯然做負(fù)功.②若此時(shí)木板仍保持相對(duì)地面靜止,木板受木塊的滑動(dòng)摩擦力不做功.③若此時(shí)木板也向右運(yùn)動(dòng),但木塊和木板仍有相對(duì)滑動(dòng),即仍為滑動(dòng)摩擦力,則木板受木塊的滑動(dòng)摩擦力和木板位移方向相同,故做正功.可見滑動(dòng)摩擦力不一定做負(fù)功.(2)把木塊放在長(zhǎng)木板上,用力F1向右拉木塊,用力F2向左拉木板,木塊相對(duì)于地面向右運(yùn)動(dòng),木板相對(duì)于地面向左運(yùn)動(dòng),木塊和木板之間有一對(duì)滑動(dòng)摩擦力,為作用力和反作用力,經(jīng)分析可得它們都做負(fù)功,而木板和木塊相對(duì)于地面的位移也不一定相等,可見一對(duì)作用力和反作用力的功大小不一定相等,符號(hào)也不一定相反.點(diǎn)評(píng)：作用力、反作用力分別作用在兩個(gè)物體上,求各力的功要和各自對(duì)應(yīng)物體的位移結(jié)合起來(lái),與一對(duì)平衡力要區(qū)分開.答案：這種說(shuō)法不對(duì)；地面摩擦力對(duì)人沒(méi)做功.解析：我們知道：人的走路過(guò)程是腳蹬地——抬腳——邁步,腳蹬地時(shí)地面摩擦力作用在腳上,但腳沒(méi)有離地也就沒(méi)有位移,腳一旦抬起邁步,摩擦力隨之消失.根據(jù)功的定義可以斷定,無(wú)論腳蹬地時(shí)還是邁步時(shí),摩擦力做功都等于零.可見人行走前進(jìn)并非地面摩擦力做功,而是人體內(nèi)肌肉的力做功的結(jié)果.也許人們會(huì)問(wèn)：如果說(shuō)摩擦力不做功,可是沒(méi)有地面摩擦力,人便不能行走,這又如何解釋呢？這是因?yàn)榈孛婺Σ亮槿梭w肌肉施力做功提供了條件,使人體內(nèi)力做功得以實(shí)現(xiàn).所以人走動(dòng)必須依靠地面摩擦力,至于摩擦力是否做功,只能根據(jù)功的定義來(lái)確定.易錯(cuò)分析：對(duì)本題易錯(cuò)選項(xiàng)及錯(cuò)誤原因具體分析如下：易錯(cuò)選項(xiàng)錯(cuò)誤原因A誤認(rèn)為勻加速過(guò)程的拉力大于勻速過(guò)程的拉力,所以勻加速過(guò)程拉力做的功要比勻速過(guò)程做的功多,實(shí)際上拉力做的功與拉力的大小和位移的大小兩個(gè)因素有關(guān).B誤認(rèn)為勻速運(yùn)動(dòng)過(guò)程的速度大于勻加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程的速度,運(yùn)動(dòng)相同的時(shí)間,勻速運(yùn)動(dòng)的位移大于勻加速運(yùn)動(dòng)的位移,所以勻