高中物理-第七章機(jī)械能守恒定律 第2節(jié)功教學(xué)課件設(shè)計(jì)

高中物理、高一、必修2（人教版）

第七章機(jī)械能守恒定律

第2節(jié)功

初中內(nèi)容回顧1.怎樣才算做功?2.怎樣計(jì)算功?甲：貨物在起重機(jī)的作用下重力勢(shì)能增加了乙：列車在機(jī)車牽引下動(dòng)能增加了丙：握力器在手的壓力下

彈性勢(shì)能增加了思考：是什么原因讓物體的能量發(fā)生變化?1.

如果物體在力的作用下能量發(fā)生了變化，這個(gè)力一定對(duì)物體做了功。一.功的概念

（功是能量轉(zhuǎn)化的量度，做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化的過程）思考:在什么條件下說力對(duì)物體做功呢？FL力與位移方向相同，力做功只有力，沒有位移，故力不做功FFL力與位移方向垂直，故力不做功F物體靜止有力有位移,拉力做功課堂探究探究1、力做功的必要因素力F做功了么？功的概念

如果一個(gè)物體受到力的作用,并且在力的方向上發(fā)生了位移,我們就說這個(gè)力對(duì)物體做了功.力做功的兩個(gè)必要因素：

力和物體在力的方向上發(fā)生的位移二.功的計(jì)算1、力的方向與物體的運(yùn)動(dòng)方向一致物體在水平力F的作用下水平向前行駛的位移為L，如圖所示，則力F對(duì)物體所做的功為：

探究2：推導(dǎo)功的表達(dá)式？W=Fl

2、力的方向與運(yùn)動(dòng)方向垂直

當(dāng)力的方向跟位移方向垂直時(shí)，物體在力的方向上沒有發(fā)生位移，力對(duì)物體不做功，即做功為零。即W

＝0F勻速運(yùn)動(dòng)l3、力的方向與位移方向成某一角度

物體在與水平方向成α角的力F的作用下，沿水平方向向前行駛的距離為l,如圖所示，求力F對(duì)物體所做的功。LFlFFαFαFα分析：根據(jù)力的等效性原理,可以把計(jì)算F做功的問題轉(zhuǎn)化為分別求F1和F2做功的問題W1=F1l=FCOSαlW2=

0W=W1+W2W=Fl

COSα

拉力F做的功W=？F2F1思考：若將位移l分解,結(jié)果如何?Fll1l2α90。l1=lcosαl2=lsinαW1=Fl1=Flcos

αW2=0W=W1+W2=F

l

cos

α1、公式：W=Flcosα力對(duì)物體所做的功，等于力的大小(F)、位移的大小(l)、力與位移夾角余弦(cosα)這三者的乘積注意：力必須是恒力功的公式：2、單位國際單位：焦耳（焦）單位符號(hào)：J１Ｊ＝１Ｎ×１m=1N·m思考：１Ｊ什么物理意義呢？1N的力作用在物體之上，物體在力的方向上通過1m的位移，此時(shí)力對(duì)物體所做的功稱為1Ｊ。思考：如何辨認(rèn)力的方向與位移方向的夾角？αFS甲答案：ααFS乙答案：π-ααFS丙答案：ααFS丁答案：π-α

練習(xí)：如圖所示，物體在恒力F的作用下在水平面上發(fā)生了一段位移L，分別計(jì)算這三種情形下力F對(duì)物體做的功。設(shè)這三種情形下力F均為10N，位移L均為2m，角θ的大小如圖所示。（cos37°=0.8）

θθθv

FFFv

v

θθF為動(dòng)力F為阻力F為動(dòng)力(1)當(dāng)α=π/2時(shí)，cosα=0，W=0。這表示力F的方向跟位移的方向垂直時(shí)，力F不做功。例如，物體在水平桌面上運(yùn)動(dòng)，重力G和支持力FN都跟位移方向垂直，這兩個(gè)力都不做功(如圖)。W=Flcosα三、正功和負(fù)功(2)當(dāng)α＜π/2時(shí)，cosα＞0，W＞0。這表示力F對(duì)物體做正功。例如，人用力拉車前進(jìn)時(shí)，人的拉力F對(duì)車做正功(如圖),這個(gè)力為動(dòng)力。W=Flcosα(3)當(dāng)π≥α＞π/2時(shí)，cosα＜0，W＜0。這表示力對(duì)物體做負(fù)功。例如，推著小車跑動(dòng)的人，到達(dá)目的地減速時(shí)，人向后拉車的力F對(duì)車做負(fù)功(如圖)這個(gè)力為阻力。探究3：正功和負(fù)功意義是什么呢？W=Flcosα正功的意義：力對(duì)物體做正功，表明此力的效果是促進(jìn)物體的運(yùn)動(dòng)，是動(dòng)力做功。負(fù)功的意義：力對(duì)物體做負(fù)功，表明此力的效果是阻礙了物體運(yùn)動(dòng)，是阻力做功。一個(gè)力對(duì)物體做負(fù)功，也可說成物體克服這個(gè)力做了功（取正值）例：某一物體以一定初速度在粗糙水平面做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，若阻力做－20J功，也可以講物體克服阻力做了20J功。注意功雖然有正負(fù)，但功是標(biāo)量。功的正負(fù)只表示力做功的效果,既不表示方向,也不表示大小。即：表示是動(dòng)力或阻力做功。思考：比較－8J的功與5J的功大小？探究4：如何求幾個(gè)力做功？

一個(gè)質(zhì)量m=150kg的雪橇，受到與水平方向成θ＝37°角斜向上方的拉力F

=500N，在水平地面上向右移動(dòng)的距離l=5m。雪橇與地面間的滑動(dòng)摩擦力F阻=100N，（cos37°=0.8）求：（1）各個(gè)力對(duì)雪橇所做的功。（2）各個(gè)力對(duì)雪橇做的總功。（3）雪橇所受的合力。（4）合力對(duì)雪橇做的功。FF阻FN370GV典例剖析

（1）拉力F對(duì)物體所做的功為

W1=Flcos37°=2000J摩擦力F阻對(duì)物體所做的功為W2=F阻lcos180°=-500J（2）各力做功的代數(shù)和為

W=W1+W2+W3+W4=1500J（3）物體所受的合力

F合＝Fcos37°－F阻＝300N（4）合力對(duì)物體所做的功為

W=F合l=1500JFF阻FN370GV重力和支持力對(duì)物體做功W3,

W4均為0規(guī)范解答：總功的求法：方法1：求出各個(gè)力所做的功，則總功等于各個(gè)力所做功的代數(shù)和。

W總=W1+W2+W3+….（注意：W1、W2、W3本身包含正、負(fù)號(hào)）方法2：先求出各個(gè)力的合力，再用求總功

當(dāng)一個(gè)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)物體所做的總功如何求解？

練習(xí)1：用水平恒力F作用于質(zhì)量為M的物體，使之在光滑的水平面上沿力的方向移動(dòng)距離l，恒力做功為W1，再用該恒力作用于質(zhì)量為m(m<M)的物體上，使之在粗糙的水平面上移動(dòng)l，恒力做功為W2，則兩次恒力做功的關(guān)系是()Aw1>w2Bw1<w2Cw1=w2D無法判斷

C本題說明了一個(gè)力所做的功只由力和力的方向上發(fā)生的位移決定,跟物體是否還受到其它力作用,以及物體的運(yùn)動(dòng)情況均無關(guān)2.把質(zhì)量為m的物體，勻速地拉高h(yuǎn)，則()A．重力做負(fù)功，拉力做正功B．重力做正功，拉力做負(fù)功C．重力做負(fù)功，拉力做負(fù)功D．重力做正功，拉力做正功A3.如圖甲所示，質(zhì)量為m的物體靜止在傾角為θ的斜面上，物體與斜面的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，現(xiàn)使斜面沿水平方向向左勻速移動(dòng)距離L．求：

（1）摩擦力對(duì)物體所做的功．

（2）斜面彈力對(duì)物體所做的功．

（3）重力對(duì)物體所做的功．（4）合力對(duì)物體所做的功.

解：物體受力情況如圖乙所示，由于物體相對(duì)斜面靜止，且斜面又向左勻速運(yùn)動(dòng)距離l，所受力均是恒力，故可用W=Flcosα計(jì)算各個(gè)力的功．

由于物體做勻速運(yùn)動(dòng)，據(jù)平衡條件有

F1=mgcosθ，F(xiàn)2=mgsinθ.

由W=Flcosα得

（1）W1=F1lcos（90°-θ）=mglsinθcosθ;

（2）W2=F2lcos（180°-θ