7.2 功 课件 -2023-2024学年高一下学期物理人教版必修2

制作者：河南驻马店高级中学 李阳 学习目标： 1、初步认识做功与能量变化的关系； 2、理解功的概念，知道做功的两个要素； 3、知道功是标量，知道W=Flcosα的适用范围, 并会用功的公式进行计算； 4、理解正功和负功的物理含义，会计算多个力的总功; 5、初步理解化变力为恒力，处理变力做功的思想方法。 重、难点： 1、理解功的概念和正负功的意义； 2、是否做功的判断和做功的计算。 第七章 机械能守恒定律 7.2 功 问题：列车在机车牵引力的作用下什么形式的能在能增加？ 问题：木头在起重机的拉力作用下什么形式的能增加？ 问题：握力器在手的压力作用下什么形式的能增加？ 如何计算动能的增加量、重力势能的增加量，弹性势能的增加量？ 一、做功与能量的变化 即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。 功和能是两个密切联系的物理量。 举起杠铃过程中，什么力对杠铃做功？能量怎样变化？ 箭射出时，什么力对箭做功？能量怎样变化？ 搓手时，什么力对手做功？能量怎样转化？ 做功是能量转化的途径 二、功的概念 功：一个物体受到力的作用，如果在力的方向上发生一段位移 ，力就对物体做了功。 1、做功说明：力对物体做的功也可以说成是物体 对物体做的功。 2、做功实质：具有能量的物体能够对外做功， 做功的过程就是能量的转化过程。 3、功的量度：力和力方向上位移的乘积 功是过程量 三、做功的两个要素 1、作用在物体上的力； 2、物体在力的方向上发生了位移。 如果起重机提着货物静止不动，拉力对货物是否做功了？ 如果提着货物使货物沿水平方向做匀速运动，拉力是否做功了？ 缺一不可 探究一：做功的必要因素 1、下图所示的四幅图是小新提包回家的情景，小新提包的力不做功的是 ( ) 练习 2、如图所示，小物块位于光滑的斜面上，斜面固定于光滑的水平地面上。从地面上看，在小物块沿斜面下滑的过程中，斜面对小物块的作用力 （ ） A．垂直于接触面，做功为零 B．垂直于接触面，做功不为零 C．不垂直于接触面，做功为零 D．不垂直于接触面，做功不为零 B 若斜面不固定，则斜面对小物块的作用力 F F F x x 注意：位移具有相对性！ 故功具有相对性！ 探究2：推导功的表达式？ 在光滑的水平地面上，物体M在水平力F的作用下发生了一段位移x。 问题1、物体受力情况和各力的做功情况如何？ 问题2、力F做了多少功？ x F F M 问题3、当力的方向与位移方向成某一角度时？ 物体在与水平方向成α角的力F的作用下，沿水平方向向前行驶的距离为L ，如图所示，求力F对物体所做的功。 l F F α F α 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 = F cosαl W2 = 0 W = W1 + W2 W = F lcosα F2 F1 F l l1 l2 α 90。 l1=l cosα l2=l sinα W1= Fl 1= F lcos α W2= 0 W= F lcos α 1、公式： W = F L cosα 力对物体所做的功，等于力的大小(F)、位移的大小(L)、力与位移夹角余弦(cosα)这三者的乘积 四、功的计算： 2、单位： 国际单位：焦耳（焦） 单位符号：J １Ｊ＝１Ｎ×１m=1N·m 思考： １Ｊ什么物理意义呢？ 说明： 明确公式中各物理量的含义。 用该公式计算功时，F必须为恒力。 做功与物体运动形式无关。 1J就是1N的力让物体在力的方向上发生1m的位移时所做的功。 某力做的功与其它力无关，这是力作用效果的独立性的体现. 3、.把一个质量为m的物体从地面竖直提升h高度，又竖直放回原处，求提升、放下和全过程重力所做的功。 功是过程量，所描述的是力在物体沿力的方向发生位移的过程中的积累效应。 做功必须指明是哪个力，在哪段过程中做的功. α的取值 cos α 功的正负 物理意义 0≤α<π/2 cosα>0 W > 0， 力______) 做功的力是____ α＝π/2 cosα＝0 W＝0， 力______) 力既不是____， 也不是____ π/2<α≤π cosα<0 W < 0， 力______) 做功的力是____ 做正功 动力 不做功 动力 阻力 做负功 阻力 探究3：功的量性？ 五、正功和负功 意义 动力学角度 能量角度 正功 力对物体做正功，这个力对物体来说是动力 力对物体做功向物体提供能量，即受力物体获得了能量 负功 力对物体做负功，