4.1 功（课件）-2018版步步高学案导学与随堂笔记物理（教科版必修2）

第四章　 1　功 学习目标 1.理解功的概念，会用公式W＝Fxcos α进行计算. 2.理解正、负功的概念及其物理意义. 3.理解总功的概念，能计算多个外力对物体做的总功. 内容索引 Ⅱ 重点知识探究 Ⅲ 当堂达标检测 Ⅰ自主预习梳理 Ⅰ 自主预习梳理 一、做功与能量转化 1.功的定义：如果物体受到 的作用，并在力的 上发生了位移，我们就说力对物体做了功. 2.功的两个要素： 和沿力的方向发生的 . 3.功是一个 量.做功的过程就是 的过程. 力 方向 力 位移 过程 能量变化 二、功的计算公式 力对物体做的功等于 、位移的大小、力和位移的夹角的____ 这三者的乘积，即W＝ . (1)力、位移为矢量，功为 (填“标量”或“矢量”). (2)F、x、α分别为 、 、 . (3)单位：国际单位制中，功的单位是 ，符号 . 力的大小 余弦 Fxcos α 标量 力的大小 位移的大小 力与位移方向的夹角 焦耳 J 三、功的正负　合力的功 1.力对物体做正功和负功的条件 由W＝Fxcos α可知 (1)当0≤α< 时，W 0，力对物体做 功； (2)当 <α≤π时，W 0，力对物体做 功，或称物体 这个力做功； (3)当α＝ 时，W＝ ，力对物体不做功. 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. > 正 < 负 克服 0 合力 1.判断下列说法的正误. (1)公式W＝Fxcos α中的x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. 50 图1 Ⅱ 重点知识探究 答案　小川拉重物上升的过程，小川对重物做了功，其他三人都没有对物体做功. 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？ 答案 导学探究 图2 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x，则力F对物体做的功如何表示？ 答案 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Fxcos α，所以力F对物体所做的功为Fxcos α. 知识深化 对公式W＝Fxcos α的理解 1.力F对物体做的功，只与x、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x必须具有同时性，即x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＝Fxcos α适用于计算恒力做功，若是变力，此公式不再适用. 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＝Fxcos θ，W2＝－μ(mg－Fsin θ)x，C正确，D错误. 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x.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mgx B.重力做功为mgx C.拉力做功为Fxcos θ D.滑动摩擦力做功为－μmgx 图4 √ 答案 解析 二、正、负功的判断 1.某物体在力F作用下水平向右运动的位移为x，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. 答案 导学探究 图5 知识深化 1.正、负功的意义 功是标量，只有大小，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x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x，如图6所示.物体相