3.2.1 研究功与功率（一）（课件）-2018版步步高学案导学与随堂笔记物理（沪科版必修2）

第3章 3.2.1　研究功与功率(一) 学习目标　 1.理解功的概念，知道做功的两个因素. 2.明确功是标量，会用功的公式进行计算. 3.理解正功、负功的含义. 4.会计算变力的功，会计算多个力的总功. 内容索引 Ⅰ自主预习梳理 Ⅱ 重点知识探究 Ⅲ 当堂达标检测 自主预习梳理 Ⅰ 一、功 1.功的定义：一个物体受到力的作用，并在 上发生了一段位移，这个力就对物体做了功. 2.功的公式：W＝ ，其中F、s、α分别为 、位移的大小、 . 3.单位：国际单位制中，功的单位是 ，符号是 . 力的方向 Fscos α 力的大小 力与位移方向的夹角 焦耳 J 二、正功和负功 1.力对物体做正功和负功的条件 由W＝Fscos α可知 2.总功的计算 几个力对一个物体做功的代数和，等于这几个力的 对这个物体所做的功. 合力 > 正 <  负 克服 0 1.判断下列说法的正误. (1)公式W＝Fscos α中的s是物体运动的路程.( ) (2)物体只要受力且运动，该力就一定做功.( ) (3)功有正负之分，所以功是矢量.( ) (4)一个力对物体做了负功，则说明这个力一定阻碍物体的运动.( ) × × × 即学即用 √ 2.如图1所示，静止在光滑水平面上的物体，在与水平方向成60°角斜向上的力F作用下运动10 m，已知F＝10 N，则拉力F所做的功是 J. 图1 50 重点知识探究 Ⅱ 一、对功的理解 1.观察图2，分析图中的哪个人对物体做了功？ 图2 导学探究 答案　小川拉重物上升的过程，小川对重物做了功，其他三人都没有做功. 答案 2.如图3所示，物体在与水平方向夹角为α的力F的作用下前进了s，则力F对物体做的功如何表示？ 图3 答案　如图把力F沿水平方向和竖直方向进行正交分解，物体在竖直方向上没有发生位移，竖直方向的分力没有对物体做功，水平方向的分力Fcos α所做的功为Fscos α，所以力F对物体所做的功为Fscos α. 答案 对公式W＝Fscos α的理解 1.力F对物体做的功，只与s、α有关，与物体的运动状态及物体是否还受其他作用力等因素无关. 2.计算力F的功时要特别注意，F与s必须具有同时性，即s必须是力F作用过程中物体发生的位移. 3.功是标量，没有方向，但是有正负. 4.公式W＝Fscos α适用于计算恒力做功，若是变力，此公式不再适用. 知识深化 例1　如图4所示，坐在雪橇上的人与雪橇的总质量为m，在与水平面成θ角的恒定拉力F作用下，沿水平地面向右移动了一段距离l.已知雪橇与地面间的动摩擦因数为μ，则雪橇受到的 A.支持力做功为mgl B.重力做功为mgl C.拉力做功为Flcos θ D.滑动摩擦力做功为－μmgl √ 解析　支持力和重力与位移垂直，不做功，A、B错误； 拉力和摩擦力做功分别为W1＝Flcos θ，W2＝－μ(mg－Fsin θ)l，C正确，D错误. 图4 答案 解析 二、正负功的判断 某物体在力F作用下水平向右运动的位移为s，拉力的方向分别如图5甲、乙所示，分别求两种情况下拉力对物体做的功. 　 图5 导学探究 答案 知识深化 1.正、负功的意义 功是标量，只有正、负，没有方向，功的正负不表示大小，只表示能量转移或转化的方向，即：动力对物体做正功，使物体获得能量，阻力对物体做负功，使物体失去能量. 2.判断力是否做功及做功正负的方法 (1)根据力F的方向与位移s的方向间的夹角α——常用于恒力做功的情形. (2)根据力F的方向与速度v的方向间的夹角α——常用于曲线运动的情形. 若α为锐角则做正功，若α为直角则不做功，若α为钝角则做负功. 例2　(多选)质量为m的物体，静止在倾角为θ的斜面上，斜面沿水平方向向右匀速移动了距离s，如图6所示.物体相对斜面静止，则下列说法正确的是 A.重力对物体m做正功 B.合力对物体m做功为零 C.摩擦力对物体m做负功 D.支持力对物体m做正功 答案 解析 √ 图6 √ √ 解析　物体的受力和位移如图所示. 支持力N与位移s的夹角α<90°，故支持力做正功，D选项正确； 重力与位移垂直，故重力不做功，A选项错误； 摩擦力f与位移s的夹角大于90°，故摩擦力做负功，C选项正确； 物体做匀速运动，所受合力为零，合力不做功，故B选项正确. 三、总功的求解思路 例3　如图7所示，一个质量为m＝2 kg的物体，受到与水平方向成37°角斜向上方的力F＝10 N作用，在水平地面上从静止开始向右移动的距离为s＝2 m，已知物体和地面间的动摩擦因数为0