4.1功 课件 -2023-2024学年高一下学期物理粤教版(2019)必修第二册

by甘腾胜@20220202 新粤教版(2019)高中物理必修第二册 第四章 4.1 功 温故知新 回顾初中内容： 1、做功的两个必要因素： （1）作用在物体上的力 （2）物体在力的方向上移动的距离 2、公式：W = Fs 观察与思考 在下述的工作过程中，有什么共同点？ 1、机械给工作对象施以力的作用。 2、工作对象沿力的方向发生了位移。 判断有无做功 判断人对书有没有做功 (1)手托着书静止 (2)松开手，让书自由下落 (3)把书捡起来 (4)手托着书水平匀速走进电梯 (5)手托着书（书相对人静止），搭电梯从一楼上到十楼 (6)手托着书（书相对人静止），搭电梯从十楼下到一楼 人对书做功：3,5,6 人对书不做功：1,2,4 思考：重力对书有没有做功？ 重力对书做功：2,3,5,6 重力对书不做功：1,4 不做功的三种情况： ①有力无位移（劳而无功） ②有位移无力（不劳无功） ③有力有位移，但力与位移垂直（垂直无功） 功的定义与要素 1、功的定义 一个物体受到力的作用，并在力的方向上发生了一段位移，我们就说这个力对物体做了功。 2、做功的两要素 (1)物体受力 (2)物体在力的方向上发生位移 3、功是一个过程量：反映了力在过程中对空间（位移）的积累。 判断 人对物体是否做了功？ 判断 人对物体是否做了功？ 当力的方向与物体位移方向不一致时，如何计算功呢？ 功的计算 1、力的方向与物体运动的方向相同。 F 表示力的大小，s 表示位移的大小，用 W 表示力 F 所做的功： W=Fs 功的计算 2、力的方向与物体运动的方向不相同 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。 理解：在位移方向的分力与位移的乘积。 F s s1 s2 α 功的计算 若将位移s分解，结果如何? 理解：力与在力方向的分位移的乘积。 W＝F s cosα 力F对物体做的功 力的大小 位移的大小 力与位移的方向的夹角 功的计算 【对功的公式的理解】 1、公式只能用于求恒力的功，如果力是变力，无论力的大小变化，还是力的方向变化，都不能直接用该公式求解。 2、功与物体受力后通过这段位移做什么运动无关。 3、α角是“力的方向和位移方向的夹角”。 当力的方向与物体运动的方向成某一夹角α时，功的定义式为： W = F S cosα 功 1、公式： 力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小、力与位移夹角余弦这三者的乘积。 2、单位： 国际单位：焦耳，简称焦，符号是“J” 3、物理意义： 1J等于1N的力使物体在力的方向上发生1m的位移时所做的功。 １Ｊ＝１Ｎ×１m=1N·m 功的大小 【练1】(单)木箱在如图所示力的作用下匀速运动，求： ⑴拉力对木箱做的功。 ⑵摩擦力对木箱做的功。 ⑶支持力对木箱做的功。 ⑷重力对木箱做的功。 ⑸合外力对木箱做的功。 (1)40J (2)-40J (3)0 (4)0 (5)0 (3)当π/2 <α≤ π时，cos α<0，W <0 这时我们就说力对物体做负功。 讨 论 (1)当α=π/2 时，cos α=0，W =0 , 这时我们就说力对物体没做功。 (2)当0≤ α<π/2时，cos α>0，W>0,这时我们就说力对物体做正功。 功的正负 对功的公式：W = F S cosα 的讨论 一个力对物体做负功，也可说成物体克服这个力做了功（正值） 正功的意义是：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。 负功的意义是：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。 功的正负 功的正负不表示方向，表示大小吗？ -10J的功与+5J的功哪个多？ 功的正负表示做功的效果不同。 功的正负 1、功是标量，但有正、负之分。 2、功的正负既不表示方向，也不表示大小。只是说明力在这个过程中的效果是动力还是阻力。从能量的角度来说，力对物体做正功，物体获得能量；力对物体做负功，物体对外输出能量。 3、一个力对物体做负功，往往说成：物体克服此力做正功。例如，重力对物体做了-10J的功，我们说成，物体克服重力做了+10J的功。 4、摩擦力一定做负功吗？ 功的正负 T V 功的正负 一小球被绳牵引着在水平面上做匀速圆周运动，绳的拉力对小球做了功吗? 力每时每刻与速度垂直，拉力不做功。 1、看力F与位移S的夹角α（常用于恒力做功的情形） 2、看力F与物体运动速度v 的夹角α（常用于曲线运动的情形） α<90°，W>0，正功； α=90°，W=0，不做功； α>90°，W<0，负功。 正负功的判断 总功的计算 方法一：先求合力F合，再用W合＝F合·s·cos α求功。 方法二：先求各力做的功W1、W2、W3、…，再应用W合＝W1＋W2＋W3＋…求合力做的功(代数和)。 功的大小的比较：