8.1功与功率 课件 -2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

第1节功与功率第1课时 骑自行车下坡时高度越来越低，速度越来越大，这时人与自行车的重力势能和动能怎么变化？什么能向什么能转化呢？ 新知探究 定义 物体在力的作用下能量发生了变化,那么这个力一定对物体做了功。 做功的两个不可缺少的因素:①力;②在力的方向上发生的位移。 l F F 表示力的大小，l 表示位移的大小，用 W 表示力 F 所做的功： 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 l WF1=F1·l WF2=F2·0 又 F1=F cos α 即W=Fcosα· l 分析：把计算F做功的问题转化为分别求F1和F2做功的问题 F F2 F1 α l l1 l2 1、定义： 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 3、单位： 国际单位：焦耳（J） 1 J=1 N×1 m=1N·m 2、公式： （适用于恒力做功） 4、标量：遵从代数运算法则。 一、功的定义 W = F l cosα 方法：将力、位移矢量的箭尾移到同一个作用点上。 l F l F l F 寻找力与位移的夹角 夹角：α 夹角：π- α 夹角：α 夹角： π- α F 乙 l α α α F 丙 甲 丁 辨认力与位移夹角 F α l F l l 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。 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 F1 A F2 B 如：－8J > 5J 正功和负功 正负 ①当α<π/2 时，cosα>0，W>0。力F对物体做正功。 ②当α=π/2 时，cosα=0，W=0。力F对物体不做功。 ③当π/2<α≤π 时，cosα<0，W<0。力F对物体做负功。 物体克服力F做功（取绝对值） 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？ F F阻 FN 370 G v0 总功求解方法 解法①：先根据力学知识求出合外力F合，再由功的定义式来计算。 解法②：先分别求出各个力所做的功，再对各个力做的功求代数和。 W合 = F合l cosα W合= W1+W2+ ······ （F合为恒力） （α为合力与位移夹角） 例：一个质量为150kg的雪橇，受到与水平方向成θ＝37°角斜向上方的拉力，大小为500N，在水平地面上向右移动的距离为5m。地面对雪橇的阻力为100N，（cos37〫=0.8 ）求各力对雪橇做的总功。 分析： （1）确定研究对象，构建模型： （2）对雪橇进行运动分析和受力分析： ②竖直向下的重力G； ③地面对雪橇向上的支持力FN； ④水平向右的摩擦力f； G FN f v0 F θ（ ⑤与水平方向成θ＝37°角斜向上方的拉力F。 ①雪橇向左边运动； （3）根据力与运动方向的关系，判断各个力做功情况。 ①重力与支持力与运动方向垂直，垂直无功； ②摩擦力与运动方向相反，阻力，做负功； ③拉力与运动方向夹角为37〫小于90度，动力，做正功。 拉力F对雪橇所做的功为：W1= Flcos37°=2000J 摩擦力F阻对雪橇所做的功为：W2= F阻 lcos180°= -500J 所以各力做功的代数和为：W=W1+W2+W3+W4=1500J 重力和支持力对雪橇不做功，W3 , W4 均为0 解法一： W合= W1+W2+ ······ 雪橇所受的合力 F合＝Fcos37°- F阻＝300N 合力对雪橇所做的功为 W= F合lcos0°=1500J 解法二： W合 = F合l cosα 1.静摩擦力、滑动摩擦力都可以对物体做正功、负功或不做功。 2.一对平衡力等大、反向、共线、同体，做功的代数和一定为0. 3.一对相互作用力做功的代数和不一定为0.因为一对相互作用力分别作用在两个物体上，而两个物体的位移关系不确定，则一对相互作用力做功的关系不确定。 1.（关于功的概念，下列说法正确的是(　　) A．物体受力越大，位移越大，力对物体做功越多 B．合力做的功等于各分力做功的矢量和 C．摩擦力可以对物体做正功 D．功有正负，但正负不表示方向，而表示大小 【正确答案】C 2.下列选项中，物体所受力F的大小相等，位移方向向右、大小相同。其中F做功最少的是（　　） 【正确答案】D 3.质量为m的物体，静止在倾角为θ斜面上，斜面沿水平方向向右匀速移动了距离L，如图所示。已知斜面运动过程中