高中物理必修二-第四章第一節(jié)-功

第1節(jié)功汶川中學(xué)鄧耀在認(rèn)識(shí)能量的過程中，人們建立了功的概念。認(rèn)為如果物體在力的作用下能量發(fā)生變化，那么這個(gè)力一定對(duì)物體做了功。請(qǐng)看下面的例子木頭在起重機(jī)的拉力作用下

?

能增加列車在機(jī)車牽引力的作用下

?

能增加握力器在手的壓力作用下

？

能增加力對(duì)物體做了功，就一定有對(duì)應(yīng)的某種〔些〕能發(fā)生了變化一、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.

那么在什么條件下說力對(duì)物體做功呢？F物體靜止思考:在什么條件下說力對(duì)物體做功呢？課堂互動(dòng)探究1：力做功的必要因素FFL力與位移方向相同，力做功二、做功的兩個(gè)不可缺少的因素：力和物體在力的方向上發(fā)生的位移力對(duì)物體做功的情況例如推著物體前進(jìn)，如圖FX理由：只有力，沒有位移，故力不做功FFL理由：力與位移方向垂直，在豎直方向上有力但沒有位移故力不做功F物體靜止力對(duì)物體不做功的情況1、推物體，物體沒有運(yùn)動(dòng)，如圖2、豎直舉著物體水平前進(jìn)，如圖3、力與速度方向始終垂直，如圖理由：力與速度方向垂直，在力的方向上始終沒有位移故力不做功做功的兩個(gè)條件(缺一不可)：(1)力的作用．(2)在力的方向上發(fā)生了位移．重點(diǎn)歸納(1)如果力的方向與物體的運(yùn)動(dòng)方向一致，應(yīng)如何計(jì)算這個(gè)力所做的功？W=FXXFFX(2)如果力的方向與物體的運(yùn)動(dòng)方向垂直，應(yīng)如何計(jì)算這個(gè)力所做的功？F不做功即W=0探究2：推導(dǎo)功的表達(dá)式？〔3〕如果力的方向與物體的運(yùn)動(dòng)方向成某一角度，應(yīng)如何計(jì)算這個(gè)力所做的功？FFXααFα方法一：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=F1X=FXCOSαW2=0W=W1+W2W=FXCOSα

F2F1方法二：將位移X分解FXX1X2α90。X1=XcosαX2=XsinαW1=FX1=FXcos

αW2=0W=W1+W2W=F

Xcos

α力F對(duì)物體所做的功等于力的大小、位移的大小、力和位移夾角的余弦這三者的乘積。即：W=Fxcosα其中：W表示力對(duì)物體所做的功，F(xiàn)表示物體所受到的力，X表示物體所發(fā)生的位移，α表示力F和位移X之間的夾角?？偨Y(jié)兩種理解：〔1〕在位移方向的分力與位移的乘積；〔2〕力與位移在力的方向的分量的乘積。說明1、公式：W=FXcosα力對(duì)物體所做的功，等于力的大小、位移的大小、力與位移夾角余弦這三者的乘積四、功的公式：2、單位國際單位：焦耳〔簡稱：焦〕單位符號(hào)：J１Ｊ＝１Ｎ×１m=1N·ma、功一定要指明是哪個(gè)力對(duì)物體做的功,b、僅適用于恒力做功3、理解d、功是過程量c、公式中的F和X必須具備同時(shí)性e、功是標(biāo)量練習(xí)1：以下關(guān)于力做功的說法中，正確的選項(xiàng)是()

BEA．人用300N的力將足球踢出，球在空中飛行了40m，那么人對(duì)足球做功1200JB．人用力推物體，但物體未被推動(dòng)，人對(duì)物體做功為零 C．物體豎直上升時(shí)，重力不做功 D．只有恒力才能做功，變力不能做功E．行星繞太陽在圓軌道上運(yùn)行時(shí)，引力對(duì)物體不做功

練習(xí)2：

一個(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X=5m，物體與地面間的滑動(dòng)摩擦力f=100N，求各個(gè)力對(duì)物體所做的功？

〔1〕求出各個(gè)力所做的功，那么總功等于各個(gè)力所做功的代數(shù)和?！?〕先求出各個(gè)力的合力，那么總功等于合力所做的功。探究3：總功的求法探究4：正功和負(fù)功

公式W=FXCOSα中的F和X分別指“力的大小”和“位移的大小”，即公式中F和X恒取正值?？梢奧的正負(fù)取決于cosα的正負(fù)，也就是α的大小。情形〔一〕〔1〕當(dāng)α=π/2時(shí)，cosα=，W=。這表示力F的方向跟位移x的方向垂直，力F對(duì)物體。(填做功或不做功〕FNGvα如小球在水平桌面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力G和支持力FN都跟位移方向垂直。情形〔二〕〔２〕當(dāng)0≤α＜π/2時(shí)，cosα0，W0。這表示力F對(duì)物體．xαFv如人用力拉車前進(jìn)時(shí)，人的拉力Ｆ對(duì)車做正功。力F對(duì)物體產(chǎn)生位移有一定的奉獻(xiàn)〔動(dòng)力做功〕做正功>>vαF情形〔三〕〔３〕當(dāng)π/2＜α≤π時(shí)，cosα0，W0。這表示力F對(duì)物體．αF對(duì)物體產(chǎn)生位移起著阻礙的作用〔阻力做功〕<<做負(fù)功某力對(duì)物體做負(fù)功，往往說成“物體克服某力做功”〔取絕對(duì)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(yùn)動(dòng)的過程中，重力對(duì)球做負(fù)功，可以說成“球克服重力做功”。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)，假設(shè)阻力做－20J功，也可以說成物體克服阻力做了20J功。小結(jié)1、做功的兩個(gè)不可缺少的因素作用在物體上的力在力的方向上發(fā)生了一段位移2、功的計(jì)算W=FXcosαa、功一定要指明是哪個(gè)力對(duì)物體做的功b、力必須是恒力c、功是標(biāo)量3、總功的求法：〔1〕求出各個(gè)力所做的功，那么總功等于各個(gè)力所做功的代數(shù)和?！?〕先求出各個(gè)力的合力，那么總功等于合力所做的功。4.功是標(biāo)量，但有正負(fù)。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??？練習(xí)3．物體在合外力作用下做直線運(yùn)動(dòng)的v－t圖象如圖所示．以下表說法正確的選項(xiàng)是()AA．在0～1s內(nèi)，合外力做正功B．在0～2s內(nèi)，合外力總是做負(fù)功C．在1～2s內(nèi)，合外力不做功D．在0～3s內(nèi)，合外力總是做正功 圖7－2－15例題：一個(gè)質(zhì)量m=150kg的物體，受到水平方向的拉力F=500N，在水平地面上由靜止開始移動(dòng)了X=5m。物體與地面間的滑動(dòng)摩擦力F