8.1.1 功 课件-2022-2023学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

人教版普通高中物理 必修二 8.1.1功 起重机竖直提升重物时，重物位移的方向与力的方向一致，则力对物体做的功为力的大小与重物移动距离的乘积。 更普遍的情形是物体位移的方向与力的方向不一致,例如马拉雪橇时拉力方向和雪橇位移方向间有一个角度。这时应当怎样计算功呢? 当力F和位移l同向时： F l F 当力F和位移l垂直时： W=0 W=F l F l F 当力F和位移l成任意夹角α时： F l α F W=？ 阅读教材P74“功”的内容并思考：当力F和位移l有一个任意夹角α时，如何求功？ 方法一：分解力 F α F2 F1 方法二：分解位移 F l l1 l2 α F cosα 沿位移方向上的力！ l cosα 沿力方向上的位移！ 沿位移方向的力与位移的乘积 力与沿力方向的位移的乘积 一、功 1.定义:物体受到力的作用,并在力方向上发生一段位移,就说力对物体做了功。 2.做功的两个必要因素:力和物体在力的方向上发生的位移 3.公式:W=F lcosα 功等于力的大小、位移的大小、力与位移夹角的余弦三者的乘积 5.标矢性:功是标量,没有方向但有正负,正负表示能量转化的方向。即物体是被输入了能量还是输出了能量！ 4.单位:焦耳(J),1J=1N·m 注：功是过程量，对应一段时间或位移，表示力对空间位移的积累效果。 6.物理意义：功是能量转化的量度。 计算功时一定要指明是哪个力在哪个过程对物体做的功。 F m M(d) l WF=F(l+d) ①物体在水平力F作用下沿光滑水平面加速运动 L ； l μ = 0 l ②物体在水平力F作用下沿粗糙水平面匀速移动 L ； ③物体在沿斜面向上的力F作用下减速上滑 L ； μ ≠ 0 l F的功只与F、L和cosα有关，与是否受其它力、物体运动状态等其他因素均无关。 针对训练：求三种不同情况下力F做的功W 二、正功、负功和零功 α cosα W 物理意义 α = π/2 0 ≤ α＜π/2 π/2 ＜α ≤ π cosα=0 cosα＞0 cosα＜0 W = 0 W＞0 W＜0 表示力F对物体不做功 表示力F对物体做正功 表示力F对物体做负功 1.对W = F l cosα 的讨论 2.力对物体做正功说明该力是动力，负功说明该力是阻力。 力对物体做负功，通常说成物体克服这个力做功。 3.作用力和反作用力做功的关系 做一做，如图，光滑水平面上放置两个条形磁铁，请通过手的按放或推拉控制F、F′做功的正负，并总结作用力和反作用力做功的关系。 无论作用力做的是正功、负功还是零功，反作用力的功都可正、可负可零，即反作用力做功的大小正负与作用力做功的大小正负无关！ 4.试一试，请举例说明摩擦力的功可正可负可零（包括静摩擦力和滑动摩擦力）。 1.只要物体受力的同时又发生了位移，则一定有力对物体做功.(　　) 2一个力对物体做了负功，则说明这个力一定阻碍物体的运动.(　　) 3.作用力做正功时，反作用力一定做负功.(　　) 4.力对物体做功的正负是由力和位移间夹角的余弦决定的.(　　) 5.摩擦力只能做负功，不可能做正功。（ ） 6.功是能量转化的量度，若有能量转化，则必有力对物体做功。（ ） 7.力对物体做正功表物体被输入能量，克服力做功物体对外输出能量。（ ） × √ × √ 判断正误 × √ √ 5.补充：是否做功及做功正负的判断 三、求总功的两种方法 1. 分别求出每个力所做的功，然后求出所有功的代数和。即： W=W1+W2+……=F1lcosα1+F2lcosα2+……（注意代入“＋”“－”） 2. 先求出物体所受的合力，然后再求出合力的功，即：W总 = F合 l cosα ①根据力与位移的方向的夹角判断； ②根据力与瞬时速度方向的夹角α判断：0≤α＜90°，力做正功；α＝90°，力不做功；90°＜α≤180°，力做负功。 l F l F l F W = F l cos30° W = F l cos150° W = F l cos150° W > 0 W < 0 W < 0 课堂精练 1.物体在力F的作用下发生一段位移l,计算下列三种情况下，力F对物体做的功。 2.一个质量为150kg的雪橇，受到与水平方向成37°角斜向上方的拉力，大小为500N，在水平地面上移动的距离为5m。地面对雪橇的阻力为100N，cos 37°= 0.8。求各力对雪橇做的总功。 Fx = Fcos 37° Wf = f l cos180°= - 500J WF = Fx l = Fl cos 37°= 2000J WN =Wmg = 0 法二：F合= Fx-f＝ 300N 法一：W合＝WF+Wf + WN+Wmg＝1500J W合＝ F合 l ＝300N×5m＝15