8.1功与功率 课件 -2022-2023学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

人教版物理必修二 第八章 机械能守恒定律 第一节 功与功率(1) 任何人类活动都离不开能量。例如，现代化的生活离不开电厂供应的电能，许多现代交通离不开燃料燃烧释放的化学能，核电站能够利用原子核裂变时释放的核能，人类生活需要摄入食物中的化学能，植物的生长依赖太阳能…… 不同形式的能量可以互相转化，并且能量的转化与功的概念紧密相连。如果在一个过程中存在做功的现象，就必然存在能量变化，功的计算能够为能量的定量表达及能量的变化提供分析的基础。 一、功和能 货物在拉力的作用下重力势能增加了 列车在机车牵引力作用下动能增加了 握力器在手的压力下 弹性势能增加了 如果物体在力的作用下能量发生了变化，这个力一定对物体做了功。 二、功的概念 讨论交流 纹丝不动! 只有力，没有位移，做功吗？ 叉车水平匀速运动对重物做功吗？ 叉车举高重物对重物做功吗？ 1、功的概念：一个物体受到力的作用，如果物体在力的方向上发生一段位移，就说这个力对物体做了功。 F F l 2、做功的两个不可缺少的因素（缺一不可） （1）作用在物体上的力 （2）物体在力的方向上发生的位移 功是一个过程量：反映了力在过程中对空间位移的积累 足球运动员把足球踢出去后的过程,足球运动了一段距离,踢出后运动员对足球是否做功? 举重运动员举着杠铃不动的过程中，运动员对杠铃做功吗？ 三、功的计算 力学规定：如果力的方向与物体的运动方向一致，功就等于力的大小和位移的大小的乘积。 1.如果力的方向与物体的运动方向一致 W＝F·l 2.如果力的方向与物体的运动方向垂直 F支 F支 l 力与位移垂直时不做功 W＝0 l F α 分析： 根据力的等效性原理,可以把计算F做功的问题转化为分别求F1和F2做功的问题 W1= F1l=Fcosα·l W2 = 0 W = W1 + W2 3.如果力的方向与位移成某一角度α： F α F2 F1 F1 F2 W＝F·l·cos α F1= F ·cosα W＝F·l·cos α l F α W= F1l=Fcosα·l=F·l·cos α 3.如果力的方向与位移成某一角度α： F α F2 F1 F1 F2 W＝F·l·cos α 位移方向的力F1= F ·cosα 力方向的位移l1= l·cosα 方法一： 位移方向的力与位移的乘绩 方法二： 力与力方向的位移的乘绩 W= Fl1=F· lcosα=F·l·cos α l l1 l2 α F 某个力的功只与F、l、α三者有关，与物体是否受其它力、其它力是否做功和运动形式（匀速或变速）无关，即力对物体做功具有独立性。 W＝F·l·cos α的说明： 式中：F----恒力的大小（正值） l----力的作用点相对地面的位移大小（正值） α----F与 l 的夹角 （0～180°） 注意：公式只适用于直线运动与恒力做功！ 功的单位：焦耳（J）1J等于1N的力使物体在力的方向上发生1m位移的过程中所做的功，所以：1J=1N·m 物理意义：功是能量转化的量度(过程量) 必须明确哪个力对哪个物体在哪个过程做的功 功是标量，只有大小没有方向、但有正负。 辨认力的方向与位移方向的夹角 α F S 甲 答案：α α F S 乙 答案：π-α α F S 丙 答案： α α F S 丁 答案：π-α ——力和位移正方向的夹角（ 0～180°） 轻轻告诉你:寻找“夹角α”可以将力的方向向位移方向旋转，当力的方向与位移方向相同时，力的方向所转过的较小的角度就是力与位移方向的夹角。 寻找“夹角α”方法：将力、位移矢量的箭尾移到同一个作用点上，两矢量方向之间的夹角就是力与位移的夹角。 例1.求图中物体在F的作用下沿水平面移动x位移力F所做的功。 注意：在功的表达式里l是力的作用点的对地位移 力F与位移l必须具有同时性，即l必须是力F作用过程中的位移。 例2.求图中物体在F的作用下沿水平面移动x位移力F所做的功。 2、当0°≤ α＜ 90°时， 讨论交流： 1、当α＝90°时， 力对物体做正功 若α＝0°，W=FL α F v v F α 动力做功 阻力做功 W=0 下面几种情况力对物体做正功还是负功? G FN α v 力对物体不做功 3、当 90°＜α≤180°时， 力对物体做负功 (物体克服该力做功） 若α＝180°，W＝-FL 功是标量 四、正功和负功 16 正功、负功的意义： 做负功 正功的意义：力对物体做正功，表明此力的效果是促进物体的运动，是动力做功。 做正功 负功的意义：力对物体做负功，表明此力的效果是阻碍了物体运动，是阻力做功。 若物体做曲线运动，由力和速度夹角来判断 ① 当0≤θ＜ 90°时，力对物体做正功； ② 当θ＝90°时，力对物体不做功； ③ 当90°＜θ≤ 180°时，力对