4.1 功 课件 -2023-2024学年高一下学期物理教科版（2019）必修第二册

§4.1 功 蒸汽机有什么功能？ 蒸汽机车 提煤 提水 蒸汽机船 提升重物 推动物体 功的概念的起源 蒸汽机在燃烧同样多的燃料的情况下： 1．竖直提升重物时，怎样比较蒸汽机“能力” 的大小? 2．水平推动物体时，怎样比较蒸汽机“能力” 的大小？ 3．衡量蒸汽机“能力”大小的因素是什么？ 衡量蒸汽机“能力”大小的因素： 蒸汽机对物体施加力的大小和物体在这个力的作用下移动距离的远近。 功的概念：物体受到力的作用，并在力的方向上发生位移，我们就说这个力对物体做了功。 通过实例（可请学生举例）判定力是否对物体做功，回顾总结做功所必需的两个因素． 5 做功的两个不可缺少的因素： 运动员正在举起杠铃 ①上举的过程 运动员对杠铃做功了吗？ ②举起后站着不动 ③举起后水平匀速前进 做功的两个不可缺少的因素：力和物体在力的方向上发生的位移。 功的计算式 ① 力与位移方向一致 W=F·x ② 力与位移方向垂直 F x W=0 F x ③力F 和位移x间的夹角为α W1=F1 ·x F α F1 F2 x 当力F 和位移x间的夹角为α时,力所做功: W2 = 0 W = W1 + W2 = F x cosα W = F x cosα F α x x1 x2 x1 = x cosα x 2 = x sinα W = F · xcos α+ 0 · x sinα W = F x cosα 分解位移: =(F· cosα)·x 分解力: 8 ①功是过程量，是力在物体沿力的方向发生位移的过程中的积累效应。简称力的空间积累。 ②功是标量。 ③功的单位：在国际单位制中，功的单位是焦耳，简称焦，符号是J，1J＝1N·m 功的计算公式：W= F xcos 　　 力对物体做的功等于力的大小、位移的大小、力和位移的夹角的余弦这三者的乘积。 辨认力的方向与位移方向的夹角 α F x 甲 α α F x 丙 α F 丁 F x 乙 x 正功和负功 1．当　　　　　时， W >０，表示力F对物体做正功。 2．当　　　　时， W=０，表示力F对物体不做功。 3．当　　　　　时，W<０，表示力F对物体做负功。 　　一个力对物体做负功，通常说成物体克服这个力做正功，两种说法在意义上是等同的。 教师应做演示实验． 11 一辆汽车，匀速开上一斜面，它的受力情况如图，则做正功的力是______，做负功的是______，不做功的是______。 功的正负有什么含义呢？ 1）功是标量 功的正负并不代表大小，也不代表方向 2）正功，表示动力对物体做功 负功，表示阻力对物体做功 关于功的论述，下列说法中正确的是： A、大力做的功多。 B、+5J的功比-5J的功多 C、物体加速运动时的功比减速速运动时的功多。 D、-10J的功比+5J的功多。 D α X F 如图所示，质量为m 的物体在力F 的作用下，在水平面上发生的位移为x，物体与支持面的动摩擦因数为μ，问： （1）物体受到哪些力的作用？ （2）各力对物体所做的功分别是多少？ G N f WG=WN=0 WF=Fxcosα Wf= -μNX= -μ(mg+Fsinα) 甲乙两人在河的两岸同时用绳拉船，使船在河的中间沿直线路径行驶。甲乙的拉力分别为F1和F2,其大小和方向如图，在船行驶80m的过程中，用两种方法求合力对船的功： （1）先求出合力，再求合力的功 （2）先求出两个力的功，再求两个功的代数和。 比较两种方法计算的结果，你能得出什么结论 合力的功 （1）合力的功可先计算合外力得到 　　　　W合= F合xcos （2）合力的功也可先计算各个力的功得到 　　　　W合=W１＋W2 ＋…. ＋ Wn 以一定的初速度竖直向上抛出一个小球，小球上升的最大高度为h，空气阻力的大小恒为f，则从抛出至回到出发点的过程中，空气阻力对小球做的功为： A.0 B. －fh C. －2fh D. －4fh 答案：C 计算变力所做的功：把物体通过各个小段所做的功加在一起，就等于变力在整个过程 中所做的功。 如图所示，质量为m的小球（可视为质点）在力F 的作用下，沿水平面上半径为R 的光滑圆槽运动一周｡若F 的大小不变，方向始终与圆槽相切（与速度的方向相同），求力F 对小球做的功｡ 用质量为5 kg的均匀铁索，从10 m深的井中吊起一质量为20 kg的物体，此过程中人的拉力随物体上升的高度变化如图所示，在这个过程中人至少要做多少功？(g取10 m/s2) 2250J 如图甲所示，静止于光滑水平面上坐标原点处的小物块，在水平拉力F的作用下，沿x轴方向运动，拉力F随物块所在位置坐标x的变化关系如图乙所示，已知纵、横坐标轴单位长度代表的数值相等