1.1机械功 课件-2025-2026学年高一下学期物理鲁科版必修第二册

小火柴人在操场上打篮球，一个标准的跳投，篮球往篮筐飞去。那么球在空中飞行时，小火柴对篮球是否有做功呢？我们知道做功要满足两个条件，第一是作用在物体上的力，第二是物体在力的方向上移动的距离。球在空中虽然有移动距离，但并没有作用力，这就是有S5F不做功。小火柴人因为老是投不进球，气冲冲来到篮筐下怒推篮球台柱子。那这时他的台柱子是否有做工呢？我们来分析一下，推柱子的力有了，但是柱子并没有移动，所以小火柴对柱子并没有做功，这就是有FOS不做功功。小火柴看看时间也不早了，就抱起篮球准备回家。那么他抱着篮球走回家时，是否对篮球有做功呢？分析一下就知道，篮球此时受到向上的力，移动距离却是向前的，此时F和S垂直并不满足做功的两个条件，所以不做功。 自然界中的能量是各种各样的，常见的有机械能，它包括动能和势能。内。光能。太阳能是人类。利用最多的光能、化学能即包括生物质能。电脑何能生能？在一定的条件下，各种形式的能量是可以相互转化的。蒸汽机工作是将内能转化为机械能，摩擦生热是将机械能转化为内能，发电机将机械能转化。为电能。电动机将电能转化为机械能，给电池充电将电能转化为化学能。储存起来。电池放电又将化学能转化为电能。萤火虫、水母等能将化学能转化为光能。光合作用会将光能转化为化学能储存在绿色植物体内。太阳能热水器将光能转化为内能。灯丝温度升高便会发光，这是将内能转化为光能。电热水壶将电能转化为内能。地热电站将内能转化为电能。人体运动时将化学能转化为机械能。光热电站将光能转化为电能。电灯将电能转化。为光能。燃料燃烧将化学能转化为内能。吸热的化学反应将内能转化为化学能。 用叉车搬运货物时，叉车把货物从地面提升到一定的高度，叉车用力托起货物，使货物在这个力的方向上发生了位置的移动。我们看到了叉车工作的成效，在超市购物时，把购物车向前推动，手向前推车，使车在这个力的方向上发生了位置的移动，这同样是我们在推车过程中产生的成效。但有些时候，比如我们想去搬起地上的一个大石头，却无论如何都搬不动，这时我们对石头施加了力的作用，却没有产生任何成效。这些例子中所说的成效，物理学中用一个物理量来表示，这就是功。 Impulse-Momentum 第 1 章 　功和机械能 理解正、负功的概念 02 掌握做功的两要素及功的表达式，并能通过分解的方法灵活求功 01 会计算多个恒力的总功 03 重点 重难点 重点 能量，我们既熟悉又陌生。运动的物体具有动能，被举高的物体 具有势能......不同能量之间怎样实现相互转化？ 能量与功紧密相关，做功必然伴随能量变化。 公司logo 公司logo 情景导入 01 机械功的含义 回顾初中所学知识，怎样判断一个力是否对物体做了功？ 公司logo 公司logo 知识回顾 1.物体在水平恒力F的作用下沿水平面前进了s，则力F对物体做的功为多少？ W=Fs 2.物体在与水平方向夹角为α的恒力的作用下沿水平面前进了s，则力F对物体做的功为多少？ 把F沿水平和竖直方向分解， 物体在竖直方向上没有发生位移，W2=0 水平方向的分力F1=Fcos α，W1=Fscos α 所以力F对物体所做的功W=W1+W2=Fscos α 公司logo 公司logo 观察与思考 机械功 W 1.定义：作用于某物体的恒力大小为F,该物体沿力的方向运动的 位移大小为s，则F与s的乘积 2.公式： W ＝F s (4)理解： s F α (3)单位：焦耳，符号是 J 标量 (1)做功的两个条件：力和物体在力的方向上发生位移 (2)功是过程量，公式W=Fscos α适用于恒力做功 (3)功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 物体相对地面的位移 公司logo 公司logo 核心知识 (1)公式W=Fscos α中的s是物体运动的路程。(　　) (2)凡是发生了位移的物体，一定有力对物体做功。(　　) (3)物体只要受力且运动，该力就一定做功。(　　) × × × 辨析 √ 1.如图所示，质量分别为M和m的两物块A、B(均可视为质点，且M>m)分别在同样大小的恒力作用下，沿水平面由静止开始做直线运动，两力与水平面的夹角相同，两物块经过的位移相同。设此过程中F1对A做的功为W1，F2对B做的功为W2，则 A.无论水平面光滑与否，都有W1=W2 B.若水平面光滑，则W1>W2 C.若水平面粗糙，则W1>W2 D.若水平面粗糙，则W1<W2 例题 设两物块的位移均为s，则F1对A做的功为W1=F1scos α，F2对B做的功为W2=F2scos α，因F1=F2，则W1=W2，故B、C、D错误，A正确。 力对物体做功多少只取决于该力及物体在该力的方向上发生的位移，与物体运动的快慢、运动的性质、接触面是否光滑、物体的质量均无关。 公司logo 公司logo 总结提升 02 正功和负功 (3)当<α≤π时，W<0，力F对物体做负功 正功和负功 (1)当α=时，W=0，力F对物体不做功 W=Fscos α(α为力与位移的夹角) (2)当0≤α<时，W>0，力F对物体做正功 FN α v F α v F α v 公司logo 公司logo 核心知识 正功和负功的理解 某个力对物体做负功，也可以说成物体克服这个力做了功(正值) F α v 拉力对物体做负功 物体克服拉力做功 例： W克 F = 5 J WF = -5 J 比较功的多少时，只比较功的绝对值 功是标量，正、负号不表示方向，也不表示功的多少 公司logo 公司logo 核心知识 (1)力F1、F2做的功分别为W1=10 J，W2=-15 J，则W1、W2的方向相反。 (　　) (2)用手竖直提起一桶水后，沿水平方向匀速向前移动一段位移的过程中，手对水桶没有做功。(　　) (3)若力不对物体做功，则该力一定不会改变物体的运动状态。(　　) (4)正功一定比负功大。(　　) × √ × × 辨析 2.(来自教材)若用轻绳拴一物体，使物体以恒定加速度向下做减速运动，则下列说法正确的是 A.重力做正功，拉力做负功，合外力做正功 B.重力做正功，拉力做负功，合外力做负功 C.重力做正功，拉力做正功，合外力做正功 D.重力做负功，拉力做负功，合外力做负功 √ 例题 物体受重力和轻绳的拉力，又因物体以恒定的加速度向下做减速运动，则物体所受合外力向上，拉力大于重力，重力做正功，拉力做负功，合外力做负功，故选B。 03 功的计算 功的计算 W=W1+W2+...=F1scosα1+F2scosα2+... W总=F合 s cosα 1.恒力做功： W=Fscos α 2.总功： (1)所有力做功的代数和 (2)先求出合力F合，然后计算合力的功 α为F合的方向与s的方向间的夹角 公司logo 公司logo 核心知识 例：物体在水平面上做曲线运动，所受摩擦力大小为μmg，路程为s，求Wf： W1=-μmgΔs1 W2=-μmgΔs2 W3=-μmgΔs3 … Wf=W1+W2+W3+…= -μmg(Δs1+Δs2+Δs3+…) = -μmgs 功的计算 3.变力做功： (1)将变力做功转化为恒力做功——微元法 若一个力的大小不变，只改变方向时，可将运动过程分成很多小段，每一小段内F可看成恒力，求出每一小段内力F做的功，然后累加起来得到整个过程中变力所做的功 公司logo 公司logo 核心知识 F-s图像中图线与s轴所围的面积表示力做的功 功的计算 3.变力做功： (2)图像法 F o s 无限细分 F0 s0 F o s F0 s0 W=s0 公司logo 公司logo 核心知识 3.(来自教材)质量m=2 kg的物体受到与水平方向成37 °角斜向右上方、大小为10 N的拉力F的作用，在水平地面向右移动的距离s=2 m，物体与地面间的滑动摩擦力f=4.2 N。取sin 37°=0.6，cos 37°=0.8，求在此过程中合外力对物体所做的功。 方法一　 F合=Fcos 37°-f=3.8 N W合=F合s=7.6 J 方法二　 WF=Fscos 37°=16 J Wf=fscos 180°=-8.4 J W合=WF+Wf=7.6 J 例题 4. 图示的装置由一半径为R的半圆管与半径为的半圆管组合而成，将装置固定在水平面上，一直径略小于圆管内径的小球置于M点，该小球受到一方向始终沿轨道切线方向的外力，且保持其大小F不变，当小球由M点运动到管口的另一端N点时，该外力对小球所做的功为 A.0 B.FR C.πFR D.2πFR √ 例题 虽然外力方向时刻改变，但力与运动方向始终一致，用微元法，在很小的一段位移内外力可以看成恒力，小球的路程为πR+π，则外力对小球做的功为πFR，故选C。 5.一物体所受的力F随位移s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.3 J B.6 J C.7 J D.8 J √ 例题 力F对物体做的功等于s轴上方梯形“面积”所表示的正功与s轴下方三角形“面积”所表示的负功的代数和。 W1=×(3+4)×2 J=7 J，W2=-×(5-4)×2 J=-1 J，所以力F对物体做的功为W=7 J-1 J=6 J，故选B。 机械功 正功、负功的理解　 标量；过程量 cosα＜0，力F对物体做负功（物体克服F做功） cosα＞0，力F对物体做正功 恒力做功W=Fscos α 定义：力、位移、夹角余弦的乘积 cosα=0，力F不做功 公式：W=Fscos α；单位：焦耳（J） 机械功 的含义 功的计算　 变力做功的计算（微元法、图像法） 比较功的多少时，只比较功的绝对值 总功的计算（各力功的代数和、合力的功） 课堂小结 FormatFactory : www.pcfreetime.com FormatFactory : www.pcfreetime.com FormatFactory : www.pcfreetime.com $