4.1 功 课件 -2025-2026学年高一下学期物理教科版必修第二册

该高中物理课件聚焦“功”的概念、要素、计算、正负功及合力做功，通过“前世-功-今生”结构结合科里奥利历史背景导入，衔接初中W=Fx，以力或位移分解推导W=Fxcosα，构建知识支架。 其亮点在于融合科学态度与责任（科里奥利贡献）、科学思维（分解法推导公式）和科学探究（观察思考、活动例题）。如观察杠铃举起等实例建立功与能量联系，活动分解力或位移培养推理能力，帮助学生形成能量观念，教师可借助结构化内容提升教学效率。

第四章 机械能及其守恒定律 第1节 功 功 前世 今生 提到功，在你的脑海中想到了什么。 2 Mechanical Work W 3 1829年，法国数学家、工程学家、科学家科里奥利发表了一本名为《机器功效的计算》的书，在其中他对一般意义上的机器进行研究，并提出了功的概念. 科里奥利首次明确地把作用在物体上的力和受力点沿力的方向的位移的乘积叫做“力的功”。 Caspard-Gustave Coriolis 贾斯柏—古斯塔夫·科里奥利 (1792——1843) CORIOLIS 4 （a）举起杠铃过程中，什么力对杠铃做功？能量怎样变化? 一、做功与能量的变化 １、观察思考 （b）人在下滑时，什么力对人做功？能量怎样变化? （c）箭射出时，什么力对箭做功？能量怎样变化? 如果物体在力的作用下能量发生了变化，这个力一定对物体做了功。 如果物体受到力的作用，并在力的方向上发生了位移，我们就说力对物体做了功。 做功的过程是能量转化的过程。 3.做功的两个不可缺少的因素 （1）作用在物体上的力 （2）物体在力的方向上发生位移 2、功的定义 x F F x 力F做的功 当力的方向与物体的运动方向不一致时，是否还能用上述公式计算？ 在初中我们就学过，当力的方向与物体运动的方向一致时，功的计算公式为： 二、功的计算公式 F F x 分析： 根据力的等效原理，可以把力F分解为两个力F1和F2 F F2 F1 F1做的功 F2的方向与运动方向垂直，不做功 力F做的功： 活动：当恒力F的方向与物体位移X的方向成某一夹角α时，如何计算力F对物体做的功 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。 2.单位 国际单位：焦耳（焦） J １Ｊ＝１Ｎ×１m=1N·m 3.适用范围 W=Fxcos 仅适用于求恒力做功 1、功的计算公式 功是过程量，是描述力在空间上积累效果的物理量。 功的计算 方法一：分解力 F  F  x x2 x1 x1= xcos WF=Fx1=Fxcos x2= xsin 方法二：分解位移 F  F  x F1=Fcos F2=Fsin WF=F1x= F cos x F1 F2 12 甲乙两人在河的两岸同时用绳拉船，使船在河的中间沿直线路径行驶，甲乙的拉力分别为F1、和F2，其大小和方向如图所示。在船行驶80m的过程中，求F1、F2及合力对船所做的功。 F合 WF =F1 x cos60°=4000J 1 2 WF =F2 x cos30°=12000J W合=F合 x cos0°=16000J W合 F合 x cos0° 活动1 若考虑水流对船的阻力，其大小为60N，求阻力对船做的功及合力对船做的功。 + + WG WF 1 2 WF W合 W浮 + Wf = + f=60N 一个物体受到两个力的作用，一个力做功3J，另一个力做功为4J，请问这两个力的合力做功是多大？ 当物体在多个力共同作用下发生一定位移时，合力对物体所做的功等于各分力对物体所做功的代数和。 13 a. 先求合力，再求合力的功。 b. 先求每一个力所做的功，再求它们的代数和。 合力的功 W合=F合xcos W合=W1 + W2+W3+……Wn 4、辨认力的方向与位移方向的夹角 α F S 甲 答案：α α F S 乙 答案：π- α α F S 丙 答案： α α F S 丁 答案：π- α 功的正负 W = Fxcos 功的正负表示什么呢？ 正功 负功 不做功 功是标量，功的正负既不是表示方向也不是表示大小. 功的正负表示力的作用效果. 正功表示力促进物体的运动，动力做功；负功表示力阻碍物体的运动，阻力做功. 负功往往说成物体克服这个力做了正功 正功说明此力为动力 负功说明此力为阻力 功有正，有负，我们遇到了初中物理所没有遇到的问题。 16 功的正负的判断: ①当0≤α＜90°时cosα>0 ,W＞0，力对物体做正功； （1）若物体做直线运动，由力和位移夹角来判断较方便。 ②当α=90时，cosα=0、W=0，力对物体不做功； ③当90°＜α≤180°时， cosα<0 ,W＜0，力对物体做负功或说成物体克服这个力做功. （2）若物体做曲线运动，利用力和速度的夹角α来判断。 ① ０≤α＜９０Ｏ时，力对物体做正功； ② α＝９０Ｏ时，力对物体不做功。 ③ ９０Ｏ＜α≤１８０Ｏ时，力对物体做负功（或物体克服力做功）。 如图所示，重为G的物体静置于倾角为的粗糙斜面上，斜面体向右做匀速直线运动，位移为x，则在这个过程中，弹力对物体做的功为 ，摩擦力做的功为 ，重力做的功为 ，合力做功为 。 活动2 0 0 1、如图所示,小物体位于光滑的斜面上,斜面位于光滑的水平地面上,从地面上看，在小物体沿斜面下滑的过程中,斜面对小物体的作用力( ) A.垂直于接触面,不做功 B.垂直于接触面,做负功 C.垂直于接触面,做正功 D.不垂直于接触面，做正功 B 2、如图所示，质量为m的物体置于倾角为θ的斜面上，物体与斜面间的动摩擦因数为μ，在外力作用下，斜面体以加速度a沿水平方向向左做匀加速运动，运动中物体m与斜面体相对静止。则关于斜面对m的支持力和摩擦力的下列说法中正确的是(　　) A．支持力一定做正功　 B．摩擦力一定做正功 C．摩擦力可能不做功 D．摩擦力可能做负功 ACD 3、如图所示，木块A放在木块B的左上端，用恒力F将A拉至B的右端，第一次将B固定在地面上，F做功为W1，第二次让B可以在光滑的地面上自由滑动，F做功为W2，比较两次做功，应有(　　) A．W1<W2 B．W1＝W2 C．W1>W2 D．无法比较 A 4、一个小孩站在船头，按图所示两种情况用同样大小的拉力拉绳，经过相同的时间t(船未发生碰撞)小孩所做的功W1、W2的关系为(　　) A．W1>W2 B．W1＝W2 C．W1<W2 D．无法确定 C 力的作用点在绳子与手接触处的绳上，第二次绳子上的作用点位移大 小结 功在同学的脑海中，不再是一片空白，也不只是一些枯燥的公式。我们知道功有它自己的历史背景，还有值得我们永远去纪念他的科学家。我们通过对初中教材的回顾，重新定义了功。 23 要素 计算 功的正负 合力的功 功 概念 思考 1、摩擦力可以做正功、负功和不做功吗？请你举例说明。 2、一对作用力和反作用力做功存在必然的联系吗？ 3.变力做功如何求解？ v0 v0 m M S2 S1 M v0 m 滑动摩擦力Ff对m做负功 W1=- Ff S1 滑动摩擦力Ff对Ｍ做正功 W2= Ff S2 一对滑动摩擦力对物体作功之和必定为负功 滑动摩擦力对滑块做负功 滑动摩擦力对桌不做功 结论:滑动摩擦力既可以做正功，也可以做负功，还可以不做功。 关于滑动摩擦力做功 F A B A和B相对静止,一起加速运动 静摩擦力对A做负功W=-FfS 静摩擦力对Ｂ做正功Ｗ＝FfS 一对静摩擦力做功之和必定为零 关于静摩擦力做功 结论:静摩擦力既可以做正功，也可以做负功，还可以不做功。 一对摩擦力不可能做正功 注意：摩擦力做功（寻找物体的对地位移，注意功的正负） 课堂讨论 一对平衡力中的一个力如果做正功，那么另一个力一定做负功吗？那么一对作用力与反作用力，作用力做正功，反作用力一定做负功吗？ S N S N 一对作用力和反作用力在同一段时间内，可以都做正功、或者都做负功，或者一个做正功、一个做负功，或者都不做功。 一对平衡力做的总功肯定为零；而一对作用力和反作用力在同一段时间内做的总功可能为正、可能为负、也可能为零。 α范围 cos α范围 W正负 0≤α＜eq \f(π,2) cos α＞0 W＞0，正功 α＝eq \f(π,2) cos α＝0 W＝0，不做功 eq \f(π,2)＜α≤π cos α＜0 W＜0，负功 $