4.1 功 课件-2025-2026学年高一下学期物理粤教版必修第二册

该高中物理课件聚焦“功”的核心知识，涵盖功的定义、计算、正负及变力做功等内容。通过“观察与思考”分析机械工作共同点，结合马拉车、自动扶梯等实例引出做功条件，搭建从具体现象到抽象概念的学习支架，衔接定义、公式推导与应用。 其亮点在于以物理观念中的能量观念为核心，通过科学思维中的模型建构（力的分解推导公式）和科学探究（“讨论与交流”变力做功方法）设计教学。如例题1通过小车与物块相对运动问题，培养科学推理能力，变力做功的图像法、微元法强化模型应用。学生能深化概念理解，教师可依托结构化资源实施探究式教学，提升教学效率。

粤教版必修一 第四章 机械能及其守恒定律 第一节 功 学习目标 功的计算 功的概念 功的正负 2 导入新课 一、功的定义 【观察与思考】分析上述机械工作的过程，有什么共同点？ （1）这些机械都对物体施加了力； （2）这些物体在力的方向上移动了一段距离。 核心特征：力 + 力方向上的位移 = 做功 一、功的定义 1、功的定义 一个物体受到力的作用，如果在力的方向上发生了一段位移，就说这个力对物体做了机械功，简称功 (work)。 2、做功的两个必要因素 （1）作用在物体上的力 (F) （2） 物体在力的方向上发生的位移 (s) 一、功的定义 （1）马拉着车（包括人）沿水平方向匀速前进一段距离，车（包括人）受到几个力的作用？这些力做功了吗？ （2）一女士站在台阶式自动扶梯上匀加速上楼，人相对扶梯均静止，该女士受到几个力的作用？这些力做功了吗？ （3）受训者拖着旧橡胶轮胎在水平直道上运动了一段距离，在此过程中，轮胎受到几个力的作用？这些力做功了吗？ 一、功的定义 不做功的三种情况： ①有力无位移（劳而无功） ②有位移无力（不劳无功） ③有力有位移，但力与位移垂直（垂直无功） 二、功的计算 核心公式（方向一致时）：W = Fs 当力的方向与物体运动的方向相同 二、功的计算 公式推导： 1. 分解力：将 F 分解为沿位移的 F1 和垂直位移的 F2 2. 判断力做功：F2 垂直位移不做功，总功等于F1 做的功 当力的方向与物体运动的方向不相同 二、功的计算 （1）定义式：W = Fs cos α （α为力与位移的夹角） （2）单位：焦耳，简称焦，符号是“J” （3）物理意义：１Ｊ＝１Ｎ×１m=1N·m 1J 等于 1N 的力使物体在力的方向上发生 1m 的位移时所做的功。 （4）公式的理解 ①该公式只适用于所有恒力做功的计算。 ②只与F、s、 α 有关，与物体受力及运动状态无关。 ③α 角是“力的方向和位移方向的夹角”。 ④位移 s 是指力直接作用在其上的质点的位移。 二、功的计算 【例题1】如图，质量为 M、长度为 L 的小车静止在光滑的水平面上。质量为 m 的小物块放在小车的最左端。现在一水平恒力 F 作用在小物块上，使物块从静止开始做匀加速直线运动，物块和小车之间的摩擦力为 f。小车运动的位移为时 s，物块刚好滑到小车的最右端。以下判断正确的是 A.力 F 对物块做功为 Fs B.力 F 对小车做功为 Fs C.摩擦力对物块做功为 fs D.摩擦力对小车做功为 fs 【答案】D 二、功的计算 【例题2】如图所示，升降机内斜面的倾角 θ =30︒，质量为 2kg 的物体置于斜面上始终不发生相对滑动，在升降机以 5m/s 的速度匀速上升 4s 的过程中.g=10m/s2，求: (1)斜面对物体的支持力所做的功; (2)斜面对物体的摩擦力所做的功; (3)合外力对物体所做的功. 答案 (1)300J (2)100J (3)0 二、功的计算 总功的计算 方法一：代数和法 总功等于各个力分别对物体所做功的代数和。 W总 = W₁+W₂+ ... +Wn 方法二：合力法 总功等于物体所受合力所做的功（α是合力与位移的夹角）。 W总 = F合·s·cosα 导入新课 【例题3】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.(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g取10 m/s2) . 问： （1）物体克服摩擦力做了多少功； （2）外力对物体做了多少功。 导入新课 【例题4】如图所示，质量 m＝50 kg的滑雪运动员从高度h＝30 m的坡顶由静止下滑，斜坡的倾角 θ＝37°，滑雪板与雪面之间的动摩擦因数μ＝0.1。则运动员滑至坡底的过程中：(g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，装备质量不计) 三、功的正负 正功与负功 正功 (W > 0) 负功 (W < 0) 不做功 (W = 0) 夹角：0° ≤ α < 90° cos α>0 效果：力是动力加速运动 夹角：90° < α ≤ 180° cos α<0 效果：力是阻力物体克服力做功 夹角：α = 90° cos α=0 效果：垂直于位移不提供动力或阻力 核心概念：功的正负取决于力与位移的夹角，正功表示动力做功，负功表示阻力做功，垂直时不做功。比较做功多少，只比较大小，不比较正负。 正功助力成长、负功阻碍进步、不做功等于停滞，停滞等于躺平摆烂。 三、功的正负 【思考】 (1)力 F 对物块做什么功？ (2)摩擦力对物块做什么功？ (3)摩擦力对小车做什么功？ 【思考】 (1)斜面对物体的支持力做什么功？; (2)斜面对物体的摩擦力做什么功？ (3)物体重力做什么功？ 三、功的正负 【思考】自动卸货车始终静止在水平地面上，车厢在液压机的作用下倾角 θ 逐渐增大且货物相对车厢静止的过程中，货物受到的支持力和摩擦力分别对货物做正功、负功还是不做功？如果做功，做功的大小如何变化? 四、变力做功 【讨论与交流】 公式W = Fs cos α 只适用于所有恒力做功的计算，如果 F 是变力怎么办？ 四、变力做功 （1）图像法： 在 F-x 图像中，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 x 轴上方的“面积”为正，在 x 轴下方的“面积”为负。 四、变力做功 【例题5】一质量为 1kg 的物体在水平拉力的作用下，由静止开始在水平地面上沿x轴运动，出发点为 x 轴零点，拉力做的功 W 与物体坐标 x 的关系如图所示。物体与水平地面间的动摩擦因数为 0.4，g=10m/s2。问拉力和摩擦力做功分别多少。 四、变力做功 (2)平均值法： 当力 F 的大小发生变化，但 F、s成线性关系（即均匀变化）时，可以代入 F 的平均值计算 F 做的功。例如求弹簧弹力做功。 四、变力做功 (3)微元法法： 质量为 m 的木块在水平面内做圆周运动，运动一周克服摩擦力做功Wf＝Ff·Δx1＋Ff·Δx2＋Ff·Δx3＋…＝Ff·(Δx1＋Δx2＋Δx3＋…)＝Ff·2πR 五、功能关系 物体能够对其他物体做功,我们就说这个物体具有能量 五、功能关系 铁锤做功 机械能 → 内能 河水做功 机械能 → 电能 风力做功 风能 → 机械能 功是能量变化的量度： 做功的过程就是能量转化的过程。做了多少功，就有多少能量发生了转化。 课堂总结 功的正负 功能关系 功的定义 功的计算 $