功和功率課件-高一下學(xué)期物理人教版2

第八章

機(jī)械能守恒定律人教版必修二8.1功和功率1、理解功的概念和正、負(fù)功的意義；2、靈活運(yùn)用恒力做功的表達(dá)式W＝FLcosα解決有關(guān)問題；3、總功和變力做功的計(jì)算；一、學(xué)習(xí)目標(biāo)二、新知講解2、正功和負(fù)功1、功3、功的計(jì)算目

錄1.初中時(shí)我們學(xué)過做功的兩個(gè)因素是什么？（1）作用在物體上的力；（2）物體在力的方向上發(fā)生了位移。知識(shí)回顧FF人推小車行走了一段位移人對小車做功。二、新課引入起重機(jī)豎直提升重物時(shí)，重物運(yùn)動(dòng)的方向與力的方向一致，則力對物體做的功為力的大小與重物移動(dòng)距離的乘積。W=Fl

F

l二、新課引入功PART1功PART1功的定義：如果一個(gè)物體受到力的作用，并且在這個(gè)力的方向上通過一段位移，我們就說這個(gè)力對物體做了功。FlF（1）作用在物體上的力（2）物體在力的方向上通過的位移

做功的兩個(gè)條件：三、新知講解W1=F1l=Fcosα﹒l=FlcosαW2=0W=W1=Flcosα方法一：方法二：W1=Fl1=F﹒lcosα=FlcosαW2=0W=W1=Flcosα恒力F與水平方向夾角為α，物體在F作用下，水平向右移動(dòng)了一段距離l。求力F的功。

F1F2l1.公式：W=Flcosα力對物體所做的功，等于力的大小、位移的大小、力與位移夾角的余弦這三者的乘積。2.國際單位:

焦耳（joule）簡稱：焦

——符號(hào)：J１Ｊ＝１Ｎ×１m=1N·m3.功是標(biāo)量，沒有方向，但有正負(fù)。三、新知講解（1）功是過程量，對應(yīng)一段時(shí)間或位移是力對空間的積累效果；故計(jì)算功時(shí)一定要指明是哪個(gè)力在哪個(gè)過程對物體做的功。（2）公式W=Flcosα只適用于計(jì)算恒力的功，l是物體的位移，不是路程。ＦmMl對功的理解三、新知講解典例1

如圖所示，質(zhì)量分別為M和m的兩物塊A、B(均可視為質(zhì)點(diǎn)，且M>m)分別在同樣大小的恒力作用下，沿水平面由靜止開始做直線運(yùn)動(dòng)，兩力與水平面的夾角相同，兩物塊經(jīng)過的位移相同。設(shè)此過程中F1對A做的功為W1，F(xiàn)2對B做的功為W2，則A.無論水平面光滑與否，都有W1=W2B.若水平面光滑，則W1>W2C.若水平面粗糙，則W1>W2D.若水平面粗糙，則W1<W2三、新知講解【答案】A【解析】設(shè)兩物塊的位移均為l，則F1對A做的功為W1=F1lcosα，F(xiàn)2對B做的功為W2=F2lcosα，因F1=F2，則W1=W2，故B、C、D錯(cuò)誤，A正確?！痉椒偨Y(jié)】一個(gè)力對物體做功的多少只取決于該力及物體在力的方向上發(fā)生的位移，與物體運(yùn)動(dòng)的快慢、運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)、接觸面是否光滑、物體的質(zhì)量等均無關(guān)。三、新知講解找力與位移夾角的方法方法：將力、位移矢量的箭尾移到同一個(gè)作用點(diǎn)上。lFlFlF三、新知講解正功和負(fù)功PART2力對物體做正功還是負(fù)功?若α＝180°，W＝-FL2、

當(dāng)0°≤α＜90°時(shí)，

3、當(dāng)90°＜α≤180°時(shí)，力對物體做負(fù)功(物體克服該力做功）1、當(dāng)α＝90°時(shí)，

力對物體不做功力對物體做正功若α＝0°，W=FL功是標(biāo)量.GFNαvαFvvFα動(dòng)力做功阻力做功W=0三、新知講解典例2

(2023·鹽城市高一期中)圖甲為一男士站立在傾斜履帶式扶梯上勻速上樓，圖乙為一女士站在臺(tái)階式自動(dòng)扶梯上勻速上樓。關(guān)于兩人所受的力做功情況，下列說法正確的是A.圖甲中支持力對男士不做功B.圖甲中摩擦力對男士做負(fù)功C.圖乙中支持力對女士不做功D.圖乙中摩擦力對女士做負(fù)功三、新知講解功的計(jì)算PART31、總功的計(jì)算【例題】一個(gè)質(zhì)量m＝150kg的雪橇，受到與水平方向成37°角的斜向上方的拉力F=500N，在水平地面上移動(dòng)的距離為5m，物體與地面間的滑動(dòng)摩擦力f＝100N，cos37°＝0.8。求（1）各個(gè)力對物體所做的功（2）各個(gè)力對物體做功的代數(shù)和（3）物體所受的合力（4）合力對物體做的功三、新知講解【解析】（1）拉力在水平方向的分力為Fx＝Fcos37°WF＝Fxl＝Flcos37°＝2000J阻力與運(yùn)動(dòng)方向相反:Wf＝flcos180°＝－500J,WN＝Wmg＝0（2）力對物體所做總的代數(shù)和，即W＝WF+Wf

+WN+Wmg＝1500J（3）F合=Fx-f＝300N（4）W合＝F合l＝300N×5m＝1500JVFNlF1、總功的計(jì)算三、新知講解幾個(gè)力對物體所做的總功，等于各個(gè)力分別對物體做功的代數(shù)和。

幾個(gè)力對物體所做的總功，等于這幾個(gè)力的合力對這個(gè)物體所做的功。W總

=F合

lcosαW總

=W1+W2+W3+······注意：（1）應(yīng)用F合lcosα?xí)r各力必須同時(shí)作用在物體上，即發(fā)生位移l的過程中，物體所受的各力均沒有變化。（2）無論哪種方法都必須進(jìn)行正確的受力分析！三、新知講解典例3

一個(gè)質(zhì)量m＝150kg的雪橇，受到與水平方向成37°角的斜向上方的拉力F=500N，在水平地面上移動(dòng)的距離為5m，物體與地面間的滑動(dòng)摩擦力f＝100N，cos37°＝0.8。求（1）各個(gè)力對物體所做的功；（2）各個(gè)力對物體做功的代數(shù)和；（3）物體所受的合力；（4）合力對物體做的功。三、新知講解【解析】（1）拉力在水平方向的分力為Fx＝Fcos37°WF＝Fxl＝Flcos37°＝2000J阻力與運(yùn)動(dòng)方向相反:Wf＝f

lcos180°＝－500J,WN＝Wmg＝0（2）力對物體所做總的代數(shù)和，即W＝WF+Wf

+WN+Wmg＝1500J（3）F合=Fx-f＝300N（4）W合＝F合l＝300N×5m＝1500J你發(fā)現(xiàn)了什么？三、新知講解F-x圖像和坐標(biāo)軸圍成的面積表示該力的做功拓展變力做功1、圖像法三、新知講解1、圖像法OFlOFlOFl適用條件：一般適用于方向不變，大小相對位移成線性變化的變力。（大小非線性變化也可以表示，只是中學(xué)階段可能不能求出具體數(shù)值）

F

—

l圖線與l軸所圍的面積等于力F做功的數(shù)值。面積取正值，代表力做正功；面積為負(fù)值，代表力做負(fù)功.OlFfFOlF【典例3】、用鐵錘將一鐵釘擊入木塊，設(shè)木塊對鐵釘?shù)淖枇εc鐵釘進(jìn)入木塊內(nèi)的深度成正比.在鐵錘擊第一次時(shí)，能把鐵釘擊入木塊內(nèi)1cm，問擊第二次時(shí)，能擊入多少深度？（設(shè)鐵錘每次做功相等）分析：本題考查對功概念的理解能力及理論聯(lián)系實(shí)際抽象建立模型的能力，鐵錘每次做功都用來克服鐵釘阻力做的功，但摩擦阻力不是恒力，其大小與深度成正比，F(xiàn)=-f=kx.此題可以用平均力法解答，也可以用圖象法解答.2、平均力法三、新知講解【典例3】如圖所示，輕彈簧一端與豎直墻壁連接，另一端與一質(zhì)量為m的木塊連接，放在光滑的水平面上，彈簧的勁度系數(shù)為k，彈簧處于自然狀態(tài)，用水平力緩慢拉物體，使物體前進(jìn)距離S，求這一過程中拉力對物體做了多少功？分析：緩慢拉動(dòng)木塊，可以認(rèn)為木塊處

于平衡狀態(tài),故拉力等于彈力的大小F＝ks′，是變力．把滑塊放在圓弧軌道上運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)一周過程中摩擦力做功?適用對象：力的大小不變，方向變化且始終與運(yùn)動(dòng)方向共線在曲線運(yùn)動(dòng)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)中，滑動(dòng)摩擦力等變力的功是力對路程的積累3、微元法三、新知講解用水平拉力拉著物塊沿半徑為R的水平圓軌道運(yùn)動(dòng)一周，已知水平拉力大小不變，方向始終和速度方向從成夾角α，求此過程中水平力拉力F做的功。F⌒α答案：WF=F2πRcosαA.0B.63J

C.10JD.20J【典例4】某個(gè)力F=10N作用于半徑為R=1m的轉(zhuǎn)盤邊緣上，力F的大小保持不變，但方向始終與作用點(diǎn)的切線方向保持一致，則轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過程中的這個(gè)力F所做的功應(yīng)為（）

若某變力的功和某恒力的功相等,則可用該恒力的功作為變力的功恒力F通過滑輪將物體從A拉到B的過程中，繩子拉力是變力由于輕繩并不會(huì)存儲(chǔ)能量，恒力F

做功應(yīng)該等于繩子對物體做的功：ABhFαβ4、等效法三、新知講解【典例5】如圖，人用恒力F通過光滑的定滑輪把靜止在水平面上的物體（可視為質(zhì)點(diǎn)）從位置A緩慢拉到位置B。已知物體質(zhì)量為m，定滑輪離水平地面高度為h，物體在水平位置A、B時(shí)，繩與水平方向的夾角分別為α、β。繩重及一切摩擦不計(jì)，求繩的拉力對物體做的功。ABFβαh解：設(shè)繩對物體的拉力為T，顯然人對繩的拉力F等于T．T在對物體做功的過程中大小雖然不變，但其方向時(shí)刻在改變，因此該問題是變力做功的問題．但是在滑輪的質(zhì)量以及滑輪與繩間的摩擦不計(jì)的情況下，人對繩做的功就等于繩的拉力對物體做的功．而拉力F的大小和方向都不變，所以F做的功可以用公式W＝Fscosα直接計(jì)算．拉力F的作用點(diǎn)的位移大小為繩的拉力對物體所做功為ABFβαh1.(2024·上海市高一期中)下列說法中正確的是A.-10J的功小于+5J的功B.功是矢量，正、負(fù)表示方向C.一個(gè)力對物體做了負(fù)功，但這個(gè)力不一定阻礙物體的運(yùn)動(dòng)D.功是標(biāo)量，正、負(fù)表示外力對物體做功還是物體克服外力做功【答案】D【解析】功是標(biāo)量，功的正、負(fù)不表示方向，表示做功的效果，即力對物體做功還是物體克服力做功，A、B錯(cuò)誤，D正確；一個(gè)力對物體做負(fù)功，說明該力與物體位移方向相反，這個(gè)力一定阻礙物體的運(yùn)動(dòng)，C錯(cuò)誤。四、當(dāng)堂訓(xùn)練

四、當(dāng)堂訓(xùn)練【參考答案】C

四、當(dāng)堂訓(xùn)練4.在機(jī)械化生產(chǎn)水平較低時(shí)，人們經(jīng)常通過“拉磨”的方式把糧食顆粒加工成粗面