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

第四章 机械能及其守恒定律 第1节 功 力对物体做功为：WF = FS F F s 一个物体受到力的作用，如果在力的方向上移动一段距离，我们就说这个力对物体做了功 初中对功的认识 功的起源 功的概念起源于早期工业发展的需要，当时的工程师们需要一个比较蒸汽机效能的办法。在实践中大家逐渐认识到，当燃烧同样多的燃料时，机械举起的重量与举起的高度的乘积可以用来量度机器的效能，从而比较蒸汽机的优劣，并把物体的重量与其上升的高度的乘积叫做功。 3 （a）提水 （b）提煤 （c）蒸汽机船 （d）蒸汽机车 不难发现，人们使用蒸汽机的主要目的有两个：提升重物和推动物体。 蒸汽机在燃烧同样多的燃料的情况下：1．竖直提升重物时，怎样比较蒸汽机提升重物能力的大小？ 2．水平推动物体时，怎样比较蒸汽机推动物体能力的大小？ 3．衡量蒸汽机能力大小的因素是什么？ 功的起源 功的概念 如果物体受到力的作用， 并在力的方向上发生了位移，我们就说这个力对物体做了功. 做功的两个要素 作用在物体上的力 物体在力的方向上发生位移. 5 WF = Fx F F x 功的计算 （1）如果力的方向与物体运动方向一致，应该如何计算这个力的功？ F x F （2）如果力的方向与物体运动方向垂直，应该如何计算这个力的功？ F不做功即，WF = 0 当恒力F的方向与位移x的方向有一夹角，如何计算力F对物体做的功？ 功的计算 功的计算 方法一：分解力 F  F  x x2 x1 x1= xcos WF=Fx1=Fxcos x2= xsin 方法二：分解位移 F  F  x F1=Fcos F2=Fsin WF=F1x= F cos x F1 F2 8 功的计算 W=Fxcosα 力的大小 位移的大小 力与位移的夹角 力对物体做的功等于力的大小、位移的大小、力与位移夹角的余弦这三者的乘积。 在国际单位制中, 功的单位是: 焦耳，简称焦，符号是J J N·m 功是标量，只有大小，没有方向。 功是过程量，是描述力在空间上积累效果的物理量。 功W 1 1 = 力F与位移x 力的方向与位移方向的夹角 9 功的正负 W = Fxcos 功的正负表示什么呢？ 功是标量，功的正负既不是表方向也不是表大小. 功的正负表示力的作用效果. 正功表示力促进物体的运动，负功表示力阻碍物体的运动. 负功往往说成物体克服这个力做了正功 例如：物体上升过程中，重力对物体做了-100J的功，也可说成 “物体克服重力做了100J的功”。 克服某个力做功（取绝对值） 功有正，有负，我们遇到了初中物理所没有遇到的问题。 10 例1.如图所示，质量为m＝2kg的物体在力F＝20N作用下发生水平位移x＝1m，F与水平运动方向夹角为α＝37°，物体与地面间的摩擦因素为μ＝0.25，求：①拉力所做的功WF ；②重力对物体所做的功WG ；③摩擦力对物体所做的功Wf 。 ) α F f mg α F ) N 解： 由W=Fxcosα有 WF =Fxcosα = 16 J WG =mgxcos90°= 0 物体受力如图所示，有 f = μ(mg Fsinα)=2N - Wf = f xcosπ = -2J 归纳 功的求法 1.对物体进行受力分析； 2.明确求的是哪个力做的功； 3.明确力和位移的大小和方向以及它们的夹角； 4.根据W=Fxcosα列方程求解。 拓展1.如图所示，质量为m＝2kg的物体在力F＝20N 作用下发生水平位移x＝1m，F与水平运动方向夹角为α＝37°，物体与地面间的摩擦因素为μ＝0.25，求：合力对物体做的功。 ) α F f mg α F ) N 物体受力如图所示，有 F合 =Fcosα － μ(mg－Fsinα) 方向与位移方向相同 ∴ W = F合 x = 14 思路：先求合力,再求合 力所做的功。 W = WF + WG + Wf = 14 J 思路：先求各个力做的功,再求各个力做功的代数和。 拓展2.如图所示，质量为m＝2kg的物体在力F＝20N 作用下发生水平位移x＝1m，F与水平运动方向夹角为α＝37°，物体与地面间的摩擦因素为μ＝0.25，求：求各个力做功的代数和。 总功 a. 先求合力，再求合力的功。 b. 先求每一个力所做的功，再求它们的代数和。 合力的功 W合=F合xcos W合=W1 + W2+W3+……Wn 1.功的定义及要素： 2.功的公式： W=Fxcosα 3.功的正负： 4.总功的求法：L 一 功 总结 W合