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第七章機(jī)械能守恒定律§2功●引入新課觀(guān)察課本第52頁(yè)圖7.2-1
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。起重機(jī)提起貨物,貨物在起重機(jī)拉力的作用下發(fā)生一段位移。列車(chē)在機(jī)車(chē)牽引力的作用下發(fā)生一段位移。彈簧在手的壓力下發(fā)生形變,產(chǎn)生了一段位移。●進(jìn)行新課一.功1.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,物理學(xué)中就說(shuō)這個(gè)力對(duì)物體做了功。2.兩個(gè)要素⑴作用在物體上的力⑵物體在力的方向上的位移3.功的公式⑴力F與發(fā)生的位移l同向⑵力F與發(fā)生的位移l垂直
W=FlW=0問(wèn):如F、l成任意角度,怎樣計(jì)算F做的功?⑶力F與發(fā)生的位移l成任意角度W=Flcosα注意:⑴W表示力對(duì)物體所做的功,F(xiàn)表示物體所受到的力的大小,l物體所發(fā)生的位移的大小,α力F和位移之間的夾角。⑵在SI制中,功的單位焦1J=1N·m。在用功的公式計(jì)算時(shí),各量要求統(tǒng)一采用國(guó)際單位制。問(wèn)小結(jié)(1)公式是否適用變力做功情形?適用條件:只適用于恒力做功(2)上例中在F恒定的情況下勻速和加速完成上述過(guò)程,F(xiàn)所做的功是否不同?做功與物體的運(yùn)動(dòng)形式(勻速或變速)無(wú)關(guān),也就是說(shuō),當(dāng)F、l及其夾角α確定后,功W就有確定值。(3)如圖,木板靜止在光滑的水平面上,一木塊沖上其粗糙表面,滑行一段時(shí)間后,兩者相對(duì)位移為l,問(wèn)滑動(dòng)摩擦力對(duì)木塊做的功為多少?關(guān)于位移。由于在不同的參考系中位移不同,因此對(duì)不同的參考系同一過(guò)程算出的功也會(huì)不同,為了避免這種“不確定性”,一般在中學(xué)階段我們計(jì)算功都以地面為參考系。二、對(duì)功的理解1.正功和負(fù)功①當(dāng)α=π/2時(shí),cosα=0,W=0。力F和位移s的方向垂直時(shí),力F不做功;②當(dāng)α<π/2時(shí),cosα>0
W>0。這表示力F對(duì)物體做正功;③當(dāng)π/2<α≤π時(shí),cosα<0,W<0。這表示力F對(duì)物體做負(fù)功。(或說(shuō)成是物體克服力F做功)2.功的物理意義〖實(shí)例〗a.一輛手推車(chē)上裝有很多貨物,搬運(yùn)工推車(chē)要用很大的力。向前推一段距離就要休息一會(huì)兒,然后有了力氣再推車(chē)走。b.如果要你將重物從一樓向六樓上搬,搬運(yùn)過(guò)程中會(huì)有什么感覺(jué)?這兩個(gè)實(shí)例說(shuō)明了什么?功的物理意義:能量變化的過(guò)程必然伴隨做功過(guò)程;做功越多,能量變化的就越多。即:F做正功→促使物體運(yùn)動(dòng)→F是動(dòng)力
即:F做正功→促使物體運(yùn)動(dòng)→F是阻力
正功的物理意義:力對(duì)物體做功向物體提供能量,即受力物體獲得了能量。負(fù)功的物理意義:物體克服外力做功,向外輸出能量(以消耗自身的能量為代價(jià)),即負(fù)功表示物體失去了能量。正功和負(fù)功的正負(fù)號(hào)表示方向相反?正功和負(fù)功的正負(fù)號(hào)代表了正負(fù)功的大?。磕隳芡ㄟ^(guò)公式分析什么情況下F做的功最大,什么情況下F不做功?討論功是標(biāo)量
正功和負(fù)功的正負(fù)號(hào)既不代表方向也不代表大小,僅表示做功的不同效果。當(dāng)α=π/2時(shí),F(xiàn)不做功;α=0或π時(shí),F(xiàn)做功最大?!纠恳粋€(gè)質(zhì)量為150kg的物體,受到與水平方向成α=37°角的斜向右上方的拉力F=500N的作用,在水平地面上移動(dòng)的距離為l=5m,物體與地面間的滑動(dòng)摩擦力F阻=100N,求拉力F和滑動(dòng)摩擦力F阻做的功?
F37°F阻v
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)算這幾個(gè)力對(duì)物體所做的總功。
思考與討論F阻GF拉FN課堂小結(jié)功的公式W=Flcosα,其中W表示力對(duì)物體所做的功
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