(讲义)第1章 第1节 机械功-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理必修第二册(鲁科版2019)

第1节　机械功

[核心素养·明目标]

知识点一　机械功

1．功的定义

如果施力于某物体，并使该物体在力的方向上移动一段距离，我们就说力对这个物体做了功。

2．做功的两个必要因素

(1)作用在物体上的力。

(2)物体在力的方向上发生位移。

3．功的定义式：W＝Fs cos α。

(1)定义式中的F应为恒力。

(2)s表示物体运动的位移大小。

(3)α是力F与位移s方向之间的夹角。

4．功的单位

(1)功的国际单位是焦耳，简称焦，符号是J。

(2)1 J等于1 N的力使物体在力的方向上发生1 m的位移时所做的功。

　不做功的三种情况：有力无位移，有位移无力，力和位移方向垂直。

1：思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)有力作用在物体上，并且物体也发生了位移时，力对物体一定做了功。

  (×)

(2)用手提起一桶水后，沿水平方向向前移动一段位移的过程中，手对水桶没有做功。                            (√)

(3)用力推汽车，汽车没动，但推车者累得出汗时，可以说推车者对汽车做功了。                            (×)

知识点二　机械功的计算

1．正功和负功

2．总功的计算

(1)方法一：所有外力对物体做的总功，等于各个力分别对物体做功的代数和，即W总＝W1＋W2＋W3…。

(2)方法二：某个物体在多个外力作用下运动时，所有外力对这个物体做的总功，也等于这些外力的合力对该物体做的功。即W总＝F合s cos α。

　如图所示，推出的铅球在空中运动的过程中，重力对铅球做正功还是负功？

提示：先做负功，再做正功。

2：思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)功有正、负值，所以功是矢量。  (×)

(2)总功等于所有外力做功的代数和。  (√)

(3)拉力一定做正功，摩擦力一定做负功。 (×)

考点1　机械功的含义

1．机械功的概念

(1)力对物体是否做了功，只与力和力的方向上物体发生位移这两个因素有关，与其他因素诸如物体运动的快慢、运动的性质、物体质量等无关，与物体是否受其他力无关。

(2)功是一个过程量，总是与一个具体的过程相对应，同时功与具体的某个力或某几个力相对应，通常我们说某个力或某几个力所做的功。

2．对公式W＝Fs cos α的理解

(1)公式中的F是恒力，即公式W＝Fs cos α并不是普遍适用的。

(2)F与s必须具备同时性，即s必须是力F作用过程中物体的位移。如果力消失后物体继续运动，力所做的功就只跟力作用的那段位移有关，跟其余的位移无关。

(3)表达式W＝F·s cos α的物理意义是功等于力F与沿力F方向的位移的乘积；公式也可以表达为W＝F cos α·s，表达的物理意义是功等于沿位移方向的力与位移的乘积。

【典例1】　如图所示，在皮带传送装置中，皮带把物体P匀速传送至高处，在此过程中，下述说法正确的是(　　)

A．摩擦力对物体P做正功

B．支持力对物体P做正功

C．重力对物体P做正功