第1章 第1节 机械功(课件)-【学而思·PPT课件分层练习】2025-2026学年高一物理必修第二册（鲁科版2019）

第1节　机械功 知识 清单破 1.概念:如果施力于某物体,并使该物体在力的方向上移动了一段距离,这个力就对物体做了 功。 2.做功的两个因素 知识点 1 知识点 1 机械功 第1章 功和机械能 第1讲　描述运动的基本概念 3.公式 (1)力F与位移s同向时,W=Fs。 (2)力F与位移s夹角为α时,W=Fs cos α(0°≤α≤180°)。其中F、s、α分别为力的大小、位移的 大小和力与位移方向的夹角。 (3)适用条件:只适用于恒力做功。 4.单位:在国际单位制中,功的单位是焦耳,符号是J,1 J=1 N·m。 第1章 功和机械能 第1讲　描述运动的基本概念 1.力对物体做正功和负功的条件 α的取值 W的取值 含义 α=  W=0 力F不做功 0≤α<  W>0 力F对物体做正功  <α≤π W<0 力F对物体做负功 (或说成物体克服力F做功) 知识点 2 正功和负功 第1章 功和机械能 第1讲　描述运动的基本概念 2.总功的计算 　　当一个物体在几个力的共同作用下发生一段位移时,这几个力对物体做的总功等于: (1)各个力分别对物体做功的代数和。 (2)所有外力的合力对物体做的功。 第1章 功和机械能 第1讲　描述运动的基本概念 知识辨析 判断正误,正确的画“√”,错误的画“✕”。 1.物体做自由落体运动时,重力对物体一定做功。 (　    ) 2.有力作用在物体上,并且物体也发生了位移,力对物体一定做了功。 (　    ) 物体发生的位移不一定在力的方向上,所以力对物体不一定做功。 3.力对物体不做功,说明物体的位移一定为零。     (　    ) 当力与物体的位移垂直时,力对物体也不做功。 4.F1做功10 J,F2做功-15 J,F1比F2做功少。 (　    ) 5.汽车沿斜坡向上加速行驶时,牵引力对汽车一定做功。 (　    ) 6.功有正负之分,说明功是矢量,因此总功是所有外力做功的矢量和。 (　    ) 功的正负只表示力做正功还是负功,总功等于所有外力做功的代数和。 7.一对作用力与反作用力做的功的代数和一定为零。 (　    ) 一对作用力与反作用力作用在两个物体上,这两个物体的位移方向可能相同,也可能相反。 √ √ √ ✕ ✕ ✕ ✕ 第1章 功和机械能 第1讲　描述运动的基本概念 疑难 情境破 疑难1 对功的理解 情境探究 　　在看有关东北的电影时,常常被电影中的交通工具“马拉雪橇”深深地吸引。如图所 示,马拉着小车(包括人)沿水平面匀速前进了一段距离。 第1章 功和机械能 第1讲　描述运动的基本概念 问题1 小车(包括人)受到几个力作用?每个力对小车做功吗?是正功还是负功?     小车(包括人)受4个力作用:重力、支持力、拉力、摩擦力,其中拉力做正功,摩擦力做 负功,重力和支持力不做功。 提示 问题2 马对小车做的功是否等于马的拉力F(设F与水平方向的夹角为α)和小车的位移s的乘积?     不等于。因为拉力F和小车的位移s的夹角为α,则W=Fs cos α。 提示 问题3 拉力F可以分解为哪两个分力?F做的功与哪个分力做的功相同?    拉力F可以分解为沿水平方向和竖直方向的两个分力。F做的功与水平方向分力做的 功相同。 提示 第1章 功和机械能 第1讲　描述运动的基本概念 问题4 功为什么不是矢量?     功有正负,而为什么功不是矢量、没有方向呢?让我们来看一个例子: 如图所示,在光滑水平面上,物体受两个大小分别为F1=3 N和F2=4 N的恒力,从静止开始运动s =10 m,位移s与F1和F2的合力F合方向相同。求每个力做的功和合力做的总功。 合力F合= =  N=5 N, W1=F1s cos α1=3×10×cos 53° J=18 J, W2=F2s cos α2=4×10×cos 37° J=32 J, W合=F合s=5×10 J=50 J=W1+W2≠ 。 可见,功的运算不符合平行四边形定则,所以,功不是矢量。 提示 第1章 功和机械能 第1讲　描述运动的基本概念 问题5 一对作用力与反作用力做的功是不是一定为零?     不一定。作用力与反作用力总是大小相等、方向相反,并且作用在不同的物体上。比 较作用力与反作用力做的功的数值,关键是看两个物体的位移情况如何,而物体的位移情况 由具体的相互作用情景而定。当相互作用的两个物体的位移相同时,作用力与反作用力做功 之和为零;当相互作用的两个物体的位移不等时,作用力与反作用力做功之和不为零。作用 力与反作用力可以同时做正功,也可以同时做负功,还可以一个做正功而另一个做负功,或者 一个做功而另一个不做功。 提示 第1章 功和机械能 第1讲　描述运动的基本概念 讲解分析 1.对功的理解 (1)两个决定因素 ①作用在物体上的外力; ②物体在力的方向上的位移。 (2)功是力在空间上的积累效应,它总是与一个过程相联系。因此,功是一个过程量。计算功 时,一定要明确是哪个力在哪一过程中对物体做功。 2.对公式W=Fs cos α 的理解 (1)W=F·s cos α可理解为功等于力F与沿力F方向的位移s cos α的乘积。 (2)W=F cos α·s,也可理解为功等于沿位移方向的分力F cos α与位移s的乘积。 (3)适用条件:公式W=Fs cos α只适用于计算恒力做功,若是变力做功,此公式不再适用。 第1章 功和机械能 第1讲　描述运动的基本概念   3.正功和负功的物理意义 　　功是标量,只有大小没有方向,功的正、负既不表示功有方向,也不表示功的数值大小。 正功和负功只表示两种相反的做功效果。 第1章 功和机械能 第1讲　描述运动的基本概念 4.总功的计算 　　由合力与分力的等效替代关系知,合力与分力做功也是可以等效替代的,因此计算总功 的方法有两种: (1)先求物体所受的合力,再根据公式W合=F合s cos α求合力做的功。 (2)先根据W=Fs cos α,求每个分力做的功W1、W2、…、Wn,再根据W合=W1+W2+…+Wn求合力 做的功。即合力做的功等于各个分力做功的代数和。 第1章 功和机械能 第1讲　描述运动的基本概念 讲解分析 1.转换研究对象法 　　如图所示,人站在平台上以恒力拉绳,使小车向左运动,求拉力对小车所做的功。拉力对 小车来说是个变力(大小不变,方向改变),但仔细研究,发现人拉绳的力却是恒力,于是转换研 究对象,用求人对绳子所做的功来代替求绳子对小车做的功。 疑难2 变力做功的求解方法 第1章 功和机械能 第1讲　描述运动的基本概念 2.平均值法 　　当力的方向不变,大小随位移按线性规律变化时,可先求出力对位移的平均值 = , 再由W= s cos α计算功,如弹簧弹力做的功。 3.图像法 　　如图所示,在F-s图像中,若能求出图线与s轴所围的面积,则这个面积即F在这段位移s上 所做的功。类似在v-t图像中,图线与t轴所围的面积表示位移。 第1章 功和机械能 第1讲　描述运动的基本概念 4.分段法(或微元法) 　　当力的大小不变,力的方向改变时,可以把物体的运动过程分为很多小段,这样每一小段 就可以看成直线,先求力在每一小段上的功,再求和即可,力做的总功W=Fs路或W=-Fs路。如图 所示,在水平面上,有一弯曲的槽道AB,用大小恒为F的拉力将一光滑小球从A点沿槽道拉至B 点,在拉动的过程中,力F总是与速度同向,用微元法的思想,在很小的一段位移内力F可以看成 恒力,做功可以写成力与路程的乘积就是这个原理。 第1章 功和机械能 第1讲　描述运动的基本概念 $$