第4章 1 功(课件)-【学而思·PPT课件分层练习】2024-2025学年高一物理必修第二册（教科版2019）

知识点1　功的概念 1.功:如果物体受到力的作用,并在力的方向上发生了位移,这个力就对物体做了功。 2.做功的两个要素 (1)力;(2)物体在力的方向上发生位移。 3.功是一个过程量,描述的是力在物体沿力的方向发生位移的过程中的积累效应。做功的过 程就是能量转化的过程。 必备知识 清单破 1 功 第一单元 中国共产党的领导 第1讲　描述运动的基本概念 知识点2　功的计算 1.计算公式 　　力对物体做的功等于力的大小、位移的大小、力和位移夹角的余弦这三者的乘积,即W= Fx cos α。 (1)W=Fx cos α仅适用于计算恒力的功。 (2)F表示力的大小,x表示力的作用点相对于地面的位移的大小(x也常常说是物体相对于地面 的位移大小),α表示力和位移方向间的夹角。 (3)公式可以表达为W=F·x cos α,意义是功等于沿力F方向的分位移与力的乘积;公式也可以 表达为W=F cos α·x,意义是功等于位移与沿位移方向的分力的乘积。 导师点睛    当F为变力时,应把整个过程分成若干小段,使每小段都是恒力或者可认为是恒 力,分别计算各小段力所做的功,然后把它们加起来(求代数和)。 第一单元 中国共产党的领导 第1讲　描述运动的基本概念 2.功的单位 在国际单位制中,功的单位是焦耳,简称焦,符号是J。1 J=1 N×1 m=1 N·m。 3.功是标量,只有大小,没有方向,相加时是求代数和。 第一单元 中国共产党的领导 第1讲　描述运动的基本概念 知识点3　功的正负 α的取值 W的取值 含义 α=  W=0 力F对物体不做功 0≤α<  W>0 力对物体做正功  <α≤π W<0 力对物体做负功(或说成物体 克服这个力做功) 第一单元 中国共产党的领导 第1讲　描述运动的基本概念 知识辨析 1.功有正负,功是矢量吗? 2.一对作用力与反作用力做的功的代数和是不是一定为零? 3.物体受到力的作用,并且运动了一段位移,该力是否一定对物体做功? 4.一个力对物体做功的多少与物体运动的快慢及受到的其他力有关吗? 第一单元 中国共产党的领导 第1讲　描述运动的基本概念 一语破的 1.不是。功的运算遵循代数运算法则,所以功不是矢量。功的正负不表示大小和方向,只表示 是动力做功还是阻力做功。 2.不一定。一对作用力与反作用力作用在两个不同的物体上,这两个物体的位移方向可能相 同,也可能相反,所以一对作用力与反作用力不一定是一个做正功而另一个做负功,功的绝对 值也不一定等大。 3.不一定。当力与位移垂直时,力对物体不做功。 3.某力对物体做功的多少只与该力及在力的方向上发生的位移有关,与其他因素,如物体运动 的快慢、运动的性质、接触面是否光滑、物体质量的大小等均无关。 第一单元 中国共产党的领导 第1讲　描述运动的基本概念 关键能力 定点破 定点1　功的理解与计算  1.功是过程量 　　功描述了力的作用效果在空间上的累积,它总与一个具体过程相联系。 2.功是标量(对正功和负功的进一步理解) (1)功的正、负不表示方向,功没有方向; (2)正温度比负温度高,但功不是这样,应先取绝对值再比较做功多少; (3)功的正、负仅表示是动力做功还是阻力做功。 3.对公式W= Fx cos α的理解 (1)公式只适用于恒力做功的计算; (2)公式中x是选取地面为参考系时物体的位移。 第一单元 中国共产党的领导 第1讲　描述运动的基本概念 4.功的计算 (1)恒力做功的计算 ①计算某个恒力F做的功,可直接应用公式W=Fx cos α计算。 ②计算多个恒力做的总功 　　方法一:先由力的合成与分解或根据牛顿第二定律求出合力F合,然后由W合=F合x cos α计算。 　　方法二:先由W=Fx cos α计算出各力对物体做的功W1、W2、W3、…Wn,然后对各个力所 做的功求代数和,即W合=W1+W2+W3+…+Wn。 (2)变力做功的计算 　　计算变力做的功,通常采用的方法是将变力做功转化为恒力做功。 ①分段法:力在全程是变力,但在每一个阶段是恒力,这样就可以先计算各个阶段恒力做的功, 再利用求和的方法计算整个过程中变力做的功。 第一单元 中国共产党的领导 第1讲　描述运动的基本概念 ②微元法:当力的大小不变,力的方向时刻与物体速度同向(或反向)时(物体做曲线运动),把物 体的运动过程分为很多小段,这样每一小段可以看成直线运动,先求在每一小段上力做的功, 再求和即可。 ③转换研究对象法:在某些情况下,通过等效转换可以将变力做功转换成恒力做功,然后应用 公式W=Fx cos α计算。如图所示,人站在地上以恒力F拉绳,使小车向左运动,求绳子对小车的 拉力FT所做的功时不能用公式直接计算。但拉力FT对小车所做的功与恒力F对绳子做的功 相等,可将计算绳子对小车做功的问题转换为求力F做功的问题。   第一单元 中国共产党的领导 第1讲　描述运动的基本概念 ④平均力法:当力的方向不变,大小随位移按线性规律变化时,可采用平均力法求解。即先求 出力在这段位移内的平均值 = (F1、F2分别为初、末位置力的大小),再由W= x cos α 计算功。 ⑤图像法:若作用在物体上的力只是大小变化,而方向始终与位移在同一条直线上时,可以将 力随位移变化的关系描绘在F-x图像上,则图线与x轴所围的面积即F在这段位移x上对物体所 做的功,如图中的阴影部分所示(这与运动学中利用v-t图像求位移的原理相同)。   第一单元 中国共产党的领导 第1讲　描述运动的基本概念 定点2　摩擦力做功  1.摩擦力做功的特点 　　摩擦力既可能做负功,也可能做正功,还可能不做功。如表所示: 图示   甲        乙 第一单元 中国共产党的领导 第1讲　描述运动的基本概念 做 负 功 滑动 摩擦力 如图甲所示,物体A在力F作 用下向右运动,地面对它的滑 动摩擦力做负功 静摩 擦力 如图乙所示,物体A、B在力F 作用下一起向右加速运动 (A、B相对静止),物体A对B 的静摩擦力做负功 第一单元 中国共产党的领导 第1讲　描述运动的基本概念 做 正 功 滑动 摩擦力 如图乙所示,物体A、B在力F 作用下一起向右加速运动 (A、B相对滑动),物体B对A 的滑动摩擦力做正功 静摩 擦力 如图乙所示,物体A、B在力F 作用下一起向右加速运动 (A、B相对静止),物体B对A 的静摩擦力做正功 第一单元 中国共产党的领导 第1讲　描述运动的基本概念 不 做 功 滑动 摩擦力 如图乙所示,物体B在力F作 用下向右运动,物体A仍静止, 物体B对A的滑动摩擦力不做 功 静摩 擦力 如图甲所示,物体A在力F作 用下仍静止在地面上时,地面 对它的静摩擦力不做功 2.一对相互作用的摩擦力做功 　　一对相互作用的静摩擦力做功的代数和为零,而一对相互作用的滑动摩擦力做功的代数 和不为零。 第一单元 中国共产党的领导 第1讲　描述运动的基本概念 典例    质量为M的木板放在光滑的水平面上,一个质量为m 的滑块以某一速度沿木板表面从 A点滑至B点,在木板上前进了L【1】,而木板前进了l【2】,如图所示。若滑块与木板间的动摩擦 因数为μ,重力加速度为g,求摩擦力对滑块、木板做功各为多少?摩擦力做的总功为多少?   答案    -μmg(l+L)    μmgl　-μmgL 第一单元 中国共产党的领导 第1讲　描述运动的基本概念 信息提取    【1】、【2】滑块相对木板的位移大小是L,相对地面的位移大小是l+L,木板相 对地面的位移大小是l。 思路点拨    (1)根据滑动摩擦力公式Ff=μFN,得出滑块与木板间的滑动摩擦力,这个摩擦力对 滑块是阻力,对木板是动力。 (2)弄清滑块与木板各自的对地位移,根据功的计算公式,得出摩擦力对滑块及木板所做功的 大小及正负。 第一单元 中国共产党的领导 第1讲　描述运动的基本概念 解析    滑块所受摩擦力Ff=μmg,位移大小为l+L 摩擦力方向与位移方向相反,故摩擦力对滑块做的功为W1=-μmg(l+L) 木板受的摩擦力Ff'=μmg,位移大小为l 摩擦力方向与位移方向相同,故摩擦力对木板做的功为W2=μmgl 摩擦力做的总功W=W1+W2=-μmgL。 第一单元 中国共产党的领导 第1讲　描述运动的基本概念 $$