8.1 功与功率 第1课时功 课件 -2024-2025学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

问题：起重机竖直提升重物时，重物运动的方向与力的方向一致，则力对物体做的功为力的大小与重物移动距离的乘积。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？ 新课导入 第1节 功与功率 第1课时 功 第8章 机械能守恒定律 若0≤α<900, 则F做正功 若900<α≤1800,则F做负功 “力做负功”，往往说成“物体克服该力做功” 功是标量，但是有正、负！ 学习任务一 学习任务一 对功的理解和判定 [物理观念] v FN G F阻 F α 功是标量，没有方向 正功说明此力为动力 负功说明此力为阻力 功的正负不是数量上的正与负， 既不能说“正功和负功方向相反” 也不能说“正功大于负功”， 它们仅表示相反的做功效果。 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 结合表格思考正功和负功的物理意义？ 结合表格思考不做功有哪几类情况？ 正功的意义是：力对物体做正功，表明此力的效果是促进物体的运动，是动力。 正负功的物理意义 当力的方向与物体运动的方向一致时，功的定义式为: F F l 适用条件：F 为恒力 W＝F l 力的大小 力F对物体做的功 位移的大小 学习任务一 学习任务一 对功的理解和判定 [科学推理] F α 当力的方向与物体运动的方向成某一夹角α时，功的定义式为: 力的大小 l F 功的单位：焦耳(J) 1J = 1N·m F2 F1 F α 适用条件：F为恒力 W＝F l cosα 位移的大小 力与位移的方向的夹角 力F对物体做的功 学习任务一 学习任务一 对功的理解和判定 [科学推理] W＝F lcosα l F α W＝l Fcosα l1 l2 W＝F l cosα F α l F2 F1 学习任务一 学习任务一 对功的理解和判定 [科学推理] 辨认力的方向与位移方向的夹角 450 F L 甲 答案：450 450 F L 乙 答案：1350 辨认力的方向与位移方向的夹角 450 F L 丙 答案：450 450 F L 丁 答案： 1350 方法：将力、位移矢量的箭尾移到同一个作用点上。 例1 关于功的概念,下列说法正确的是 (　) A.力越大,位移越大,做功越多 B.功分正功和负功,功是矢量 C.当力与位移垂直时,该力不做功 D.摩擦力不可以对物体做正功 C [解析]做功不仅与力、位移的大小有关,还与力和位移的夹角有关,故A错误; 功是标量,正负表示做功的力是动力还是阻力,故B错误; 力与位移垂直时不做功,故C正确; 摩擦力既可以做负功也可以做正功,取决于力与位移的夹角,故D错误. 学习任务一 变式1 (多选)如图所示,质量为m的物体放在倾角为θ的斜面上,斜面沿水平方向向右匀速移动了距离l,物体始终相对斜面静止,则下列说法正确的是 ( 　) A.重力对物体做正功 B.合力对物体做功为零 C.摩擦力对物体做负功 D.支持力对物体做正功 BCD [解析]重力竖直向下,位移水平向右,故重力对物体不做功,选项A错误; 合力为0,故合力对物体做功为零,选项B正确; 摩擦力沿斜面向上,与位移的夹角为钝角,故摩擦力对物体做负功,选项C正确; 支持力垂直于斜面向上,与位移的夹角为锐角,故支持力对物体做正功,选项D正确. 学习任务一 1.功是标量,其正负不代表方向,而是表示动力做功或阻力做功. 2.判断功的正负的方法 (1)看力F与位移l的夹角α: α<90°时,力做正功;α>90°时,力做负功. (2)看力F与速度v的夹角α: α<90°时,力做正功;α>90°时,力做负功. 3.要特别注意公式中物体的位移(力的作用点的位移)是对地位移. 学习任务一 学习任务二 恒力做功的分析和计算 [科学推理] 如图所示,在光滑水平面上,物体受两个互相垂直的大小分别为F1=3 N和F2=4 N的恒力,从静止开始运动,位移大小l=10 m,求每个力做的功和合力做的功并推理证明功是标量. [答案]根据力的平行四边形定则可知,合力F合==5 N,合力方向即物体的运动方向,可以得出位移的方向与F1的夹角为53°,与F2的夹角为37°,所以W1=F1lcos 53°=18 J,W2=F2lcos 37°=32 J,W合=F合lcos 0°=50 J,通过上述分析可知,W合=W1+W2≠,所以功的运算不符合平行四边形定则,符合标量的计算法则,故功为标量. 例2.一个质量为 150 kg 的雪橇，受到与水平方向成 37°角斜向上方的拉力，大小为500 N，在水平地面上移动的距离为 5 m。地面对雪橇的阻力为 100 N， cos 37°＝ 0.8。求各力对雪橇做的总功。 变式2 (多选)[2023·河北唐山一中期中] 以一定的初速度竖直向上抛出质量为m的小球,它上升的最大高度为h,空气阻力的大小恒为Ff,重力加速度为g.则从抛出点至回到原抛出点的过程中,各力做功的情况正确的是 ( 　) A.小球重力做的功为零 B.空气阻力做的功为-2Ffh C.空气阻力做的功为2Ffh D.小球重力做的功为-mgh [解析]小球从抛出点至回到原抛出点的过程中,重力先做负功后做正功,总功为0,A正确,D错误; 空气阻力一直做负功,做的功为-2Ffh,B正确,C错误. 学习任务二 AB 1.公式W=Flcos α只适用于恒力做功,计算方法有两种: (1)功等于沿力方向的位移与力的乘积. (2)功等于沿位移方向的力与位移的乘积. 2.虽然力、位移都是矢量,但功是标量,所以几个力的总功等于各个力所做功的代数和.计算总功时有两种基本思路: 学习任务二 定义计算公式： 做功的条件： 正功与负功 求合力做的功 力和物体在力的方向上发生位移 α=π/2 时 W=0（不做功） α<π/2 时 W>0 (动力做正功） π/2＜α≤π 时 W<0 (阻力做负功) W合=W１＋W2 ＋…. ＋ Wn W合= F合l cos W＝F l cosα（ F是恒力） 课 堂 小 结 功 课后习题 1.图8.1-5表示物体在力F的作用下水平发生了一段位移l，分别计算这三种情形下力F对物体做的功。设这三种情形下力F和位移l的大小都是一样的：F＝10N，l＝2m。角θ的大小如图所示。 课后习题 2.用起重机把质量为2.0×103kg的物体匀速地提高了5m，钢绳的拉力做了多少功？重力做了多少功？这些力做的总功是多少？ 课后习题 3.一位质量为60kg的滑雪运动员从高为10m的斜坡自由下滑。如果运动员在下滑过程中受到的阻力为50N，斜坡的倾角为30°，运动员滑至坡底的过程中，所受的几个力做的功各是多少？这些力做的总功是多少？ $$