7.2 功-人教版物理必修二第7章机械能守恒定律课件【2019原创资源大赛】

功 郭雪鹏 临泉一中 2 2 1 早期工业的发展得力于蒸汽机的发明.为了让蒸汽机更高效的为工业服务，需要比较蒸汽机的效能.实践发现，燃烧同样多的燃料,机械举起的重量与举起高度的乘积可以量度机器的效能，因此人们把物体的重量与其上升高度的乘积叫做功. 19世纪20年代，法国科学家科里奥利将功的概念加以拓展，把作用于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”。 2 科里奥利 法国力学家,1808年进拿破仑工科学校求学，毕业后在该校任教.1836年当选为法国科学院院士.1838年起在巴黎综合工科学校教授数学物理，1843年卒于巴黎. 1829年科里奥利在其第一部著作《机器效应计算》中对功下了定义.1835年在论文《物体系统相对运动方程》提出科里奥利力，1843年在专著《固体力学和机器效应计算教程》给出证明. 3 科里奥利(1792-1843) 一、功 1.功的含义 作用于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” 物体必须受到力的作用 沿力的方向发生位移 明确哪个力做功 4 1.重力和绳的拉力是否做功? 2.重力是否做功，绳的拉力是否做功？ 3.重力是否做功，地面的弹力是否做功？ 5 匀 速 上 升 v 思考探究： 人用力搬石头，但石头仍保持静止.人施加给石头的力是否做功？ 人消耗能量了吗？是否违背能量守恒定律？ 6 搬而未起 一、功 1.功的含义 作用于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” 2.功的表达式 W=Fl 注：F、l为物理量的大小 7 F F l W=-Fl 注：F、l为力和位移的大小 W=Flcosα 注：F、l 为力和位移的大小 α为力(矢量)与位移(矢量)的夹角 8 F F l v0 F l F2 F1 α W=-Fl 注：F、l为力和位移的大小 W=Flcosα 注：F、l 为力和位移的大小 α为力(矢量)与位移(矢量)的夹角 9 F F l v0 F l α l1 l2 矢量语言:W=F · l 9 3.功是标量，国际单位为焦耳，简称焦，符号J. 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.即 1J=1N·m=1kg·m2·s-2 10 对W=Flcosα的几点说明 适用于恒力做功、直线运动 适用于质点(或刚性物体) 选择不同的参考系，某力做功可能不同(对于不同参考系，质点位移可能不同). 扶梯 11 以地面和扶梯为参考系，计算人从扶梯底端到顶端重力和摩擦力做的功. 解：地面系 WG=-mgsinθ·l Wf =f·l=mgsinθ·l 扶梯系：人处于静止，位移为0，各力做功均为0. 12 mg FN f θ l 12 二、正功和负功 力与位移垂直(α=π/2) 重力与支持力与小球位移垂直，二者均不做功. 13 FN G v α 14 力与位移夹角为锐角(0≤α＜π/2) 0≤α<π/2，cosα>0，W=Flcosα>0 即力对物体做正功 α 14 力与位移夹角为钝角(π/2＜α≤π) 15 π/2 <α≤π，-1≤cosα<0，W=Flcosα<0 即力对物体做负功 或“物体克服某力做功(取绝对值)” 【例题1】 分析小球运动过程绳的拉力和小球受到的重力做功情况. 16 B C A 三、总功 质点受到多个力的作用，如何求力对物体做的总功？ 功是标量，总功等于各力做功之和 即 W总=W1+W2+…=ΣWi 可以证明W总=F合·l cosα合 几个力对物体做功的代数和等于这几个力的合力对物体做的功. 17 i 证明：几个力对一个物体做功的代数和，等于这几个力的合力对这个物体做的功。 证： 证毕 18 计算总功方法： 方法一：先求每个力的做的功，再将这些功求和. 方法二：先求合力，再用合力乘沿合力方向的位移. 19 四、F-x图像 F-x图像的面积表示力做的功. 面积取正值，代表力做正功；面积为负值，代表力做负功. 20 O x F f F O x F O x F 【例题 2】一个质量m=150kg的雪橇，受到与水平方向成θ=37°斜向上的拉力F=500N，在水平地面上移动的距离l=5m.雪橇与地面间的动摩擦因数μ=0.2.求力对雪橇做的总功. 21 θ 运动方向 F mg f FN 解：由竖直方向受力平衡得 Fsinθ+FN=mg ① 解得 FN=mg-Fsinθ=1200N ② 摩擦力f =μFN=240N ③ 总功W=(Fcosθ-f )l=1200J ④ $$