4.1 功 课件 -2024-2025学年高一下学期物理粤教版（2019）必修第二册

第一节 功 第四章 机械能及其守恒定律 【观察与思考】 这些机械在工作的过程中，有什么共同点？ (1)机械给工作对象施以＿＿＿＿； (2)工作对象沿力的方向＿＿＿＿＿。 力的作用 发生了位移 机械对物体做了功！ 一、功的计算 1.功的定义：在物理学中，如果一个物体受到＿的作用，且物体在力的方向上发生了＿＿，就说这个力对物体做了＿＿＿，简称＿。 2.功的必要因素： (1)物体受到___的作用； (2)物体在力的方向上发生了____。 【观察与思考】人对物体是否做了功？ 力 位移 机械功 功 力 位移 【讨论与交流】 如何求力做的功 (1)力的方向与物体位移的方向相同时，力对物体做功＿＿＿； (2)力的方向与物体位移的方向不同时，力对物体做功＿＿＿＿＿。 W=Fs F1做功 F2做功 F做功 W W=Fscosα 一、功的计算 3.功的计算： (1)公式：＿＿＿＿＿。 【说明】力对物体所做的功等于＿的大小、 ＿＿的大小以及力和位移夹角的＿＿的乘积。 (2)单位：在国际单位制中，功的单位是＿＿，其中＿＿＿＿＿＿＿； (3)意义： ①功是＿量，没有＿＿，但有＿＿； ②功是＿＿量，对应一段时间或位移，是力对空间的积累效果； ③本公式只适用于＿＿做功，s是＿＿，不是路程。 W=Fscosα 力 位移 余弦 焦耳J 1J＝1N×1m=1N·m 标 方向 正负 过程 恒力 位移 二、正功和负功 α cosα W W 力F对物体不做功 W 力F对物体做正功，F是动力 W 力F对物体做负功，F是阻力 【说明】某力对物体做负功，说成“物体克服某力做功”。 功的计算W=Fscosα 三、做功与能量变化的关系 1.能量：一个物体＿＿对其他物体做功，这个物体具有能量。 【说明】不同形式的能量与不同形式的运动对应。 2.功与能： (1)做功的过程就是＿＿＿＿的过程，过程做了多少功，就有多少能量发生变化； (2)功是＿＿＿＿的量度，功是＿＿量，能是＿＿量。 能够 能量变化 能量变化 过程 状态 例题 一名同学周末在家收拾客厅，在把一个木箱拉到客厅一角时，他想估算自己对这个木箱做了多少功。为了减小摩擦引起的噪声，以减轻对楼下住户的影响，他以斜向上与水平面约成 60°夹角的恒力，沿直线缓慢拉动木箱移动了3m。利用体重计称得木箱质量约为30 kg，通过相关资料査到木头与地面的动摩擦因数约为0.60，试估算:(取g=10 m/s2) (1)这名同学对木箱的拉力在该过程中所做的功。 (2)木箱受到的外力做的总功。 (3)木箱与地面之间的摩擦消耗了多少能量?这些能量去哪了? 解：(1)木箱的受力分析如图所示，木箱缓慢移动，受力平衡 在水平方向上，有 在竖直方向上，有 滑动摩擦力 ，解得 则拉力对木箱所做的功为 (2) 方法一:滑动摩擦力对木箱做功 木箱受到的外力做的总功 方法二:木箱做匀速直线运动时，所受合外力的大小为0，根据功的计算公式，外力对木箱做的总功为 0。 (3)因为木箱所受外力做的总功为0，木箱与地面之间的摩擦消耗了 264.81J的能量，这些能量转化为木箱与地面摩擦产生的内能。 【课堂练习】 1. 如图所示，下列过程中人对物体做了功的是(　 　 ) A.小华用力推石头，但没有推动 B.小明举起杠铃后，在空中停留3秒的过程中 C.小红提着书包，随电梯一起匀速上升的过程中 D.小陈将冰壶推出后，冰壶在水平冰面上滑行了5米的过程中 C 【课堂练习】 2. 如图所示，物体在力F的作用下沿粗糙水平面发生了一段位移，在三种情形下力F和位移s的大小都相等。角θ的大小和物体运动方向已在图中标明，下列说法中，正确的是(　　 ) A.甲、乙两种情形下，力F都做正功 B.乙、丙两种情形下，力F都做负功 C.三种情形下，力F做功的绝对值相等 D.三种情形下，合力做功的绝对值相等 C 【课堂练习】 3.如图所示，重物P放在一长木板OA上，将长木板绕O端转过一个小角度的过程中，重物P相对于木板始终保持静止，关于木板对重物P的摩擦力和支持力做功的情况是(　 ) A.摩擦力对重物做正功 B.摩擦力对重物做负功 C.支持力对重物不做功 D.支持力对重物做正功 D 【课堂练习】 4.用50 N的力拉一个质量为10 kg的物体在水平地面上前进，如图所示若物体前进了10 m，如果物体与水平面间动摩擦因数μ＝0.1，物体克服摩擦力做了多少功(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g取10 m/s2) (　 ) A.40 J B.50 J C.60 J D.70 J D 【课堂练习】 5.质量为m的物体，在水平拉力F作用下第一次沿粗糙水平面匀速移动距离为l，第二次用同样大小的力F平行于光滑斜面拉物体，斜面固定，使物体沿斜面加速移动的距离也是l。设第一次F对物体做的功为W1，第二次对物体做的功为W2，则(　 　) A.W1＝W2　　 B.W1<W2 C.W1>W2 D.无法确定 A 【课堂练习】 6.(多选)质量为m的物体，静止在倾角为θ的斜面上，斜面沿水平方向向右匀速移动了距离s，如图所示。物体相对斜面静止，则下列说法正确的是(　 　 ) A.重力对物体m做正功 B.合力对物体m做功为零 C.摩擦力对物体m做负功 D.支持力对物体m做正功 BCD 【课堂练习】 7. (多选)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物体相对斜面始终静止，重力加速度为g，则下列说法正确的是( ) A. 合力对物体做功为零 B. 重力对物体做功为mgLtanθ C. 物体克服摩擦力做功为mgLsinθ D. 支持力对物体做功mgLsinθ BCD 【课堂练习】 8.一木块前端有一滑轮，轻绳的一端系在右方固定处，水平穿过滑轮，另一端用恒力F拉住，保持两股绳之间的夹角θ不变，如图所示。当用力F拉绳使木块前进s时，力F做的功(不计滑轮摩擦)是( ) A. Fscosθ          B. Fs(1+cosθ)   C. 2Fscosθ        D. 2Fs B s s l W 【课堂练习】 9.一个物体所受的力F随位移l变化的图像如图所示，在这一过程中，力F对物体做的功为(　 　) A. 3J B. 6J C. 7J D. 8J B 【提示】在F-l图象中，图线与x轴所围的“面积”的代数和表示F做的功．“面积”有正负，在l轴上方的“面积”为正，在l轴下方的“面积”为负。 【课堂练习】 10.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，图线为半圆，则小物块运动到x0处时F做的总功为(　 ) A．0　　　 B． C． D． C 【课堂练习】 11.一个质量为150kg的雪橇，受到与水平方向成 37°角斜向上方的拉力，大小为500N，在水平地面上移动的距离为5m。地面对雪橇的阻力为100N， cos 37°＝ 0.8。求各力对雪橇做的总功。 解：雪撬的运动方向与受力情况如图所示 拉力做功 阻力做功 各力对雪橇做的总功 【课堂练习】 12.如图所示，质量为m的质点在力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对质点做的功。 解：质点运动一周，力F对质点做的功等于 它在每一小段上做功的代数和 W＝W1＋W2＋…＋Wn ＝F·Δl1＋ F· Δl2＋…＋ F· Δln ＝F(Δl1＋Δl2＋…＋Δln)＝2πRF 【课堂练习】 13.如图所示，人在A点拉着绳通过一个光滑定滑轮以加速度a匀加速吊起质量为m的物体，保持人手与滑轮间的高度不变，大小为h ，开始时绳与水平方向成60°角，当人拉着绳由A点沿水平方向运动到B点时，绳与水平方向成30°角，求人对绳的拉力做了多少功？（不计摩擦） 解：物体上升的高度 对物体受力分析，有 人对绳子的拉力做功 $$