8.1.1 功 课件 -2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

第八章 机械能守恒定律 8.1 功与功率 第一课时 功 1 导入新课 为什么篮球能够飞起来？ 功的定义：如果一个物体受到力的作用，并且在这个力的方向上通过一段位移 ，我们就说这个力对物体做了功。 F l F （1）作用在物体上的力 （2）物体在力的方向上通过的位移 做功的两个条件： 回顾初中时所学知识，功的定义和条件是什么？ 导入新课 （缺一不可） 温故知新 1.当力F和位移 l 同向时： F l F 2.当力F和位移 l 垂直时： W=F·0 W=F l F l F 力与位移方向相同，力做功 力的方向上有位移 力与位移方向垂直不做功 在力方向上没有位移 想一想 下图中叉车对圆柱形工件的力做功吗？ 更普遍的情形是物体运动的方向与力的方向不一致，例如马拉雪橇时拉力方向和雪橇运动方向间有一个角度。这时应当怎样计算功呢？ F α 想一想 一、用分解力的方法求功 l F F α F α F α W2 = 0 F2 F1 当力F和位移 l 成α时： WF1=F1·l WF2=F2·0 二、用分解位移的方法求功 F l l1 l2 α l1=lcosα l2=lsinα W1= Fl 1= Flcos α W2= 0 除了分解力以外还可以分解位移: W= Flcosα 在力方向发生的位移 三、功 1.公式：W = Flcosα 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（ α取0～180°）的余弦这三者的乘积。 2.国际单位: 焦耳（简称：焦 ——符号：J） １Ｊ＝１Ｎ×１m=1N·m 3.功是标量，没有方向，但有正负。 “lcosα”整体也可称为力方向上的位移 4.物理意义：功是能量转化的量度(过程量)。 （1） 功是过程量，对应一段时间或位移，是力对空间的积累效果；故计算功时一定要指明是哪个力在哪个过程对物体做的功。 5.说明 （2）公式W = Fl cosα只适用于计算恒力的功，l是力所作用的质点的位移，不是路程。 怎样找力与位移的夹角? 方法：将力、位移矢量的箭尾移到同一个作用点上。 注意：α角是“力的方向和位移方向的夹角”，而不一定是题目中已知的角 l F l F l F 想一想 α角是“力的方向和位移方向的夹角”，而不一定是题目中已知的角； α角是“力的方向和位移方向的夹角”，而不一定是题目中已知的角； α角是“力的方向和位移方向的夹角”，而不一定是题目中已知的角； α角是“力的方向和位移方向的夹角”，而不一定是题目中已知的角； α角是“力的方向和位移方向的夹角”，而不一定是题目中已知的角； 四、正功和负功 1. 正负不表示方向，也不表示大小。 负功的物理意义: 正功的物理意义: 表示该力是动力； 表示该力是阻力。 F1 A F2 B 如：－8J > 5J 2.某力做多少负功，也可说成“物体克服该力做多少功”（取绝对值）。 v f=5N l=2m A B 力与位移夹角为锐角(0≤α＜π/2) 0≤α<π/2，cosα>0，W=Flcosα>0 即力对物体做正功 α 13 力与位移夹角为钝角(π/2＜α≤π) π/2 <α≤π，-1≤cosα<0，W=Flcosα<0 即力对物体做负功 或“物体克服某力做功(取绝对值)” α cosα W 物理意义 α=π/2 α＜π/2 π/2＜α≤π cosα=0 cosα＞0 cosα＜0 W = 0 W＞0 W＜0 表示力F对物体不做功 表示力F对物体做正功 表示力F对物体做负功 W = F l cosα 若物体做直线运动，由力和位移夹角来判断 若物体做曲线运动，由力和速度夹角来判断 我们学习了一个力对物体所做的功的求解方法，而物体所受的力往往不止一个，那么如何求解这几个力对物体所做的功呢？ 五、总功的计算 【例题】如图，一个物体在拉力F的作用下，水平向右移动位移为s，求各个力对物体做的功是多少；各个力对物体所做功的代数和如何 ；物体所受的合力是多少；合力所做的功是多少。 α F FN f G s α F FN f G 17 解：（法一）重力和支持力不做功∵它们和位移的夹角为900 F所做的功为：Ｗ1＝Fscosα， 滑动摩擦力f所做的功为：Ｗ2＝fscos1800＝－fs 各个力对物体所做功的代数和为： Ｗ=Ｗ1+Ｗ2=(Ｆcosα－f）s （法二）根据正交分解法求得物体所受的合力 Ｆ合=Ｆcosα－f，合力方向向右，与位移同向； 合力所做的功为：Ｗ＝Ｆ合scos00＝（Ｆcosα－f）s 18 求总功的两种方法 1.分别求出每个力所做的功，然后求出所有功的代数和。即： 2.先求出物体所