《高中物理（情景切入+課前導(dǎo)讀+問題探究+知能演練）第7章 第2節(jié) 功課件 新人教版必修2》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理（情景切入+課前導(dǎo)讀+問題探究+知能演練）第7章 第2節(jié) 功課件 新人教版必修2（48頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、第二節(jié)功第二節(jié)功沙和尚做工，而無功“你挑著擔(dān)，我牽著馬，迎來日出，送走晚霞”西游記中，沙和尚挑擔(dān)千里，在豎直方向上卻沒有對行李做功，而豬八戒扶師父上馬卻做了功，不必為沙和尚鳴不平，物理學(xué)中的做功是有嚴(yán)格定義的1知道功的概念及做功的兩個要素2掌握功的量度、公式及單位，并能計算有關(guān)的實際問題3知道功是標(biāo)量，知道正功和負(fù)功的區(qū)別4理解合外力做功、變力做功的計算方法課前預(yù)習(xí)一、功1功的定義如果一個物體受到力的作用，并且在力的方向上發(fā)生了_，我們就說這個力對物體做了功2功的兩個要素(1)_；(2)物體在力的方向上發(fā)生了_3功的計算式：WFlcos 力對物體所做的功等于力F的大小、位移l的大小、力與位移的
2、夾角的余弦這三者的乘積，即W_.位移力位移Flcos 4功的單位在國際單位制中，功的單位是_，簡稱_，符號是_.1 J等于1 N的力使物體在力的方向上發(fā)生1 m的位移時所做的功，即1 J1 Nm.5功的方向性功是_，只有大小，沒有方向6功的物理意義功是描述力在空間位移上累積作用的物理量，是_轉(zhuǎn)化的量度焦耳焦J標(biāo)量能量二、正功和負(fù)功1功是_，但有正、負(fù)之分，正負(fù)號不表示方向，只表示力的作用效果2對公式中 角的理解.夾角 的范圍做功的情況物理意義 cos 0，W0，即力F對物體_力不是阻力也不是動力00，W0，即力F對物體做_力是_ cos 0，W0，即力F對物體做負(fù)功或者說物體_做功力是_222
3、標(biāo)量不做功正功動力克服外力阻力三、總功的計算當(dāng)一個物體在幾個力的共同作用下發(fā)生一段位移時，計算這幾個力對物體所做的總功，通常有以下兩種方法：1這幾個力對物體所做的總功等于各個力分別對物體所做的功的代數(shù)和若以W1、W2、W3分別表示力F1、F2、F3所做的功，則這些力所做的總功為W總_(負(fù)功連同負(fù)號一起代入計算)2這幾個力對物體所做的總功等于這幾個力的合力對物體所做的功若以F合表示這幾個力的合力，則這些力所做的總功為W總_.W1W2W3F合lcos 怎樣理解功？1功的實質(zhì)(1)做功的過程是能量轉(zhuǎn)化的過程，功是能量轉(zhuǎn)化的量度(2)功是過程量，是力的作用效果在空間上的積累(3)力對物體做負(fù)功即物體克
4、服某力做功2對WFlcos 的理解(1)F與l具有對應(yīng)關(guān)系(2)公式只適用于大小和方向均不變的恒力做功；若是變力，利用無限分割的極限思想，把做功的那段時間分成許多小段，每小段時間內(nèi)，力可看為恒力(3)對公式WFlcos，可以理解為功W等于力在位移方向的分量Fcos與l的乘積，也可理解為功W等于F與位移在力的方向上的分量lcos 的乘積(4)參考系選擇不同，同一過程中算出的功也不同，一般計算功時，位移都是以地面為參考系名師提示：力對物體做功與一段運動過程相聯(lián)系，功是描述力對空間累積效果的物理量，是過程量判定一個力是否做功時，要緊扣“力”和“力的方向上的位移”這兩個條件，尤其要注意力和位移方向垂直
5、時，該力不做功功是過程量，求功時要明確是哪個力在哪一段位移上的嘗試應(yīng)用1用水平恒力F作用于質(zhì)量為M的物體上，使之在光滑的水平面上沿力的方向移動距離x，恒力做功為W1，再用該恒力作用于質(zhì)量為m(mW2 BW1W2CW1W2 D無法判斷解析：恒力的功是指力F所做的功，根據(jù)功的定義，力F所做的功只與力F的大小及物體在力F的方向上發(fā)生的位移大小有關(guān)，不需考慮其他力的影響，因兩次的恒力相同，位移也相同，所以做功相同，故本題選C.答案：C怎樣理解功的正負(fù)？2正、負(fù)功的物理意義因為功是描述力在空間位移上累積效果的物理量，是能量轉(zhuǎn)化的量度，能量是標(biāo)量，相應(yīng)的功也是標(biāo)量功的正、負(fù)有如下含義：意義動力學(xué)角度能量角
6、度正功力對物體做正功，這個力對物體來說是動力力對物體做功向物體提供能量，即受力物體獲得了能量負(fù)功力對物體做負(fù)功，這個力是阻力，對物體的運動起阻礙作用物體克服外力做功，向外輸出能量(以消耗自身的能量為代價)，即負(fù)功表示物體失去了能量3.功的正、負(fù)是借以區(qū)別誰對誰做功的標(biāo)志功是標(biāo)量，只有大小，沒有方向功的正、負(fù)并不表示功的方向，而且也不是數(shù)量上的正與負(fù)我們既不能說“正功與負(fù)功的方向相反”，也不能說“正功大于負(fù)功”，它們僅表示相反的做功效果正功和負(fù)功是同一物理過程從不同角度的反映同一個做功過程，既可以從做正功的一面來表述也可以從做負(fù)功的一面來表述一個力對物體做負(fù)功，往往說成物體克服這個說明功是標(biāo)量，
7、不能把正、負(fù)功中的正、負(fù)號理解為功是矢量一個力對物體做了負(fù)功，往往說成物體克服這個力做了功，這兩種說法是等效的力做功例如：一個力對物體做了6 J的功，可以說成物體克服這個力做了6 J的功 名師提示：功是標(biāo)量，很多同學(xué)不能理解標(biāo)量正負(fù)的含義，而與矢量的正負(fù)混為一談了矢量的正負(fù)往往代表物理量的方向，而標(biāo)量的正負(fù)不代表方向，正功代表做功的力為動力，負(fù)功代表做功的力是阻力 嘗試應(yīng)用2下列說法中正確的是()A功是矢量，正負(fù)表示其方向B功是標(biāo)量，正負(fù)表示外力對物體做功還是物體克服外力做功C力對物體做正功還是做負(fù)功取決于力和位移的方向關(guān)系D力對物體做的功總是在某過程中完成的，所以功是一個過程量解析：功的正負(fù)
8、不代表其大小，也不代表其方向，只說明該力是動力還是阻力答案：CD如何計算功？1恒力功的計算一個恒力F對物體做功WFlcos 有兩種處理方法：一種是W等于力F乘以物體在力F方向上的分位移lcos ，即物體的位移分解為沿F方向上和垂直于F方向上的兩個分位移l1和l2，則F做的功WFl1Flcos ；一種是W等于力F在位移l方向上的分力Fcos 乘以物體的位移 l，即將力F分解為沿 l方向上和垂直于l方向上的兩個分力F1和F2，則F做的功WF1lFcos l.功的正、負(fù)可直接由力F與位移l的夾角的大小或力F與物體速度v方向的夾角的大小判斷2總功的計算雖然力、位移都是矢量，但功是標(biāo)量，物體受到多個外力
9、作用時，計算合外力的功，要考慮各個外力共同做功產(chǎn)生的效果，一般有如下兩種方法：(1)先由力的合成與分解法或根據(jù)牛頓第二定律求出合力F合，然后由WF合lcos 計算(2)由WFlcos 計算各個力對物體做的功W1、W2、Wn，然后將各個力所做的功求代數(shù)和，即W合W1W2Wn.3變力功的計算(1)將變力的功轉(zhuǎn)化為恒力的功題目中明確指出是平均力，如一小球從高處掉下，落入泥土深度為l，泥土對小球的平均阻力為F阻，則泥土對小球的平均阻力所做的功WF阻l.當(dāng)力的方向不變，大小隨位移按照線性規(guī)律變化時可先求出力對位移的平均值 ，再由WFlcos 計算功，如彈簧彈力做的功(2)力F在全程中是變力，但在每一個階
10、段是恒力，這樣就可以先計算每個階段的功，再利用求和的方法計算整個過程中變力做的功(3)阻力的功及圖象法阻力的功：如果阻力大小不變，方向始終與運動方向相反，可以直接用力的大小乘以路程如滑動摩擦力、空氣阻力做功等圖象法，如圖所示，在Fx圖象中，如果能求出圖線與x軸圍成的面積，這個面積值，即為F在這段位移上的功(4)利用動能定理或能量守恒定律求變力的功(在后面將要學(xué)到)名師提示：計算功的基本方法：先畫出受力圖，然后，找出位移及力和位移方向的夾角，注意：明確“哪個力在哪段過程做的功”，要注意“一個力對物體做功”和“物體對物體做功”的含義不同嘗試應(yīng)用3.如圖所示，質(zhì)量為m的物體A靜止于傾角為的斜面體B上
11、，斜面體B的質(zhì)量為M，現(xiàn)對該斜面體施加一個水平向左的推力F，使物體隨斜面體一起沿水平方向向左勻速運動的位移為s，則在此運動過程中斜面體B對物體A所做的功為()解析：物體A受三個力的作用，分別為重力、彈力和摩擦力，重力的方向豎直向下，與位移方向垂直不做功由于物體勻速運動，合外力為零故彈力、摩擦力的合力方向豎直向上，也不做功答案：C正功和負(fù)功的判斷 如右圖所示是某小孩滑滑梯的情景，在小孩下滑的過程中，關(guān)于各力做的功，下列說法正確的是()A重力做正功B支持力做負(fù)功C支持力不做功D摩擦力做負(fù)功解析：在小孩下滑過程中，位移方向斜向下，重力豎直向下，所以重力與位移的夾角為銳角，重力做正功，選項A正確；支持
12、力始終與運動方向垂直，即始終與位移垂直，所以支持力不做功，選項B錯誤，C正確；摩擦力始終與運動方向相反，即摩擦力始終與位移方向相反，所以摩擦力做負(fù)功，選項D正確答案：AD名師歸納：判定一個力是否做功、做正功還是做負(fù)功，常用的方法有兩種：一是看力與位移之間的夾角，此方法常用于物體做直線運動的情況；二是看力與速度之間的夾角，此方法常用于物體做曲線運動的情況 變式應(yīng)用1汽車在拱橋上勻速率行駛，當(dāng)汽車由拱橋的最高點A行駛到最低點B的過程中，下列說法不正確的是()A支持力不做功B重力不做功C摩擦阻力做負(fù)功D牽引力做正功解析：支持力與汽車的運動方向始終垂直，故不做功；在豎直方向上有位移且豎直向下，故重力做
13、正功；摩擦阻力與汽車的運動方向相反，故做負(fù)功；牽引力與汽車的運動方向相同，故做正功答案：B功的計算 如圖所示，水平地面上的物體質(zhì)量為2 kg，在方向與水平面成37角、大小為10 N的拉力F作用下移動2 m，已知物體與水平地面間的動摩擦因數(shù)為0.2.在這一過程中，物體受的各力做功多少？合力做功多少？(g 取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)解析：物體受重力、支持力、拉力、摩擦力四個力作用，受力分析如圖所示，其中重力和支持力與運動方向垂直，不做功，拉力做正功，摩擦力做負(fù)功解法一：拉力F對物體做的功為WFFlcos 371020.8 J16 J摩擦力對物體做的功為WFfFflc
14、os 180(mgFsin 37)l0.2(210100.6)2 J5.6 J重力和支持力做的功為WGWFN0合力做功為W合WGWFNWFWFf16 J5.6 J10.4 J解法二：物體所受到的合力為F合Fcos 37Ff(100.82.8) N5.2 N所以W合F合l5.22 J10.4 J.答案：WGWFN0WF16 JWFf5.6 JW合 10.4 J名師歸納：對于總功的計算，常見的求解方法有兩種：(1)先對物體進(jìn)行受力分析，根據(jù)功的計算式求出各個力所做的功，然后求它們的代數(shù)和(2)先對物體進(jìn)行受力分析，求出物體所受的合力，然后根據(jù)功的計算式求出合力所做的功 變式應(yīng)用2質(zhì)量m3 kg的物
15、體，受到與斜面平行向下的拉力F10 N，沿固定斜面下滑距離 l2 m斜面傾角30，物體與斜面間的動摩擦因數(shù) .求各力對物體所做的功，以及力對物體所做的總功(g 取10 m/s2)33解析：如圖所示，物體受到重力、拉力、斜面的支持力和摩擦力的作用，做單向直線運動，其位移的大小與移動的距離相等所以重力所做的功為WGmglcos(90)3102cos 60 J30 J，拉力所做的功WFFl102 J20 J.支持力與物體運動方向垂直，它所做的功WFN0.滑動摩擦力的方向與位移方向相反，做功為WFf(mgcos )l 310 2 J30 J.總功WWGWFWFNWFf30 J20 J(30) J 20
16、 J.答案：WG30 JWF20 JWFN0WFf30 J W總20 J3332功與動力學(xué)知識綜合應(yīng)用 如圖所示，繩的一端固定在天花板上，通過一動滑輪將質(zhì)量m10 kg的物體由靜止開始以2 m/s2的加速度提升求作用在繩的另一端的拉力F 在3 s內(nèi)所做的功(g 取10 m/s2，滑輪和繩的質(zhì)量及摩擦均不計)解析：物體受到兩個力的作用：拉力F和重力mg，由牛頓第二定律得Fmgma，所以Fm(ga)10(102) N120 N則力F F60 N物體由靜止開始運動，3 s內(nèi)的位移為12l at2 232 m9 m，在物體發(fā)生9 m的位移的過程中，拉力F的作用點的位移為2l18 m，所以力F做的功為W
17、F2l6018 J1 080 J答案：1 080 J名師歸納：利用公式WFlcos 計算功時，需要確定物體的受力F和物體對地的位移l；當(dāng)物體處于平衡狀態(tài)時，可利用平衡條件求力F；當(dāng)物體做變速運動時，常利用牛頓第二定律求力F.而物體的位移l易和運動學(xué)的知識相聯(lián)系，所以功的計算問題有時也是一個學(xué)科內(nèi)綜合問題1212變式應(yīng)用3靜止在光滑水平面上的物體質(zhì)量為2.5 kg，在與水平方向成60角斜向上的力F作用下運動了10 s，已知F10 N，求10 s內(nèi)力F所做的功(g 取10 m/s2)解析：物體受力如圖所示力F在豎直方向的分力顯然小于重力，物體沿光滑水平面運動，根據(jù)牛頓第二定律Fcos 60ma答案
18、：500 J基礎(chǔ)練1下列關(guān)于做功的說法中，正確的是()A凡是受力作用的物體，一定有力對物體做功B凡是發(fā)生了位移的物體，一定有力對物體做功C只要物體受力的同時又有位移發(fā)生，則一定有力對物體做功D只要物體受力，又在力的方向上發(fā)生位移，則一定有力對物體做功解析：做功的兩個必要條件是：力和在力的方向上的位移，也就是說，只有力或只有位移，是不符合做功條件的，故選項A、B錯誤；若物體發(fā)生位移的同時也受力的作用，當(dāng)力與位移垂直時，此力并不做功，故選項C錯誤，選項D正確答案：D2根據(jù)力對物體做功的條件，下列說法中正確的是()A工人扛著行李在水平路面上勻速前進(jìn)時，工人對行李做正功B工人扛著行李從一樓走到三樓，工
19、人對行李做正功C作用力與反作用力做的功大小相等，并且其代數(shù)和為0D在水平地面上拉著一物體運動一圈后又回到出發(fā)點，則由于物體位移為0，所以摩擦力不做功解析：選項A中，由于行李受力平衡，工人對行李的作用力豎直向上，與行李的運動方向始終垂直，故對行李不做功，選項A錯誤；選項B中，工人對行李的作用力與行李的運動方向夾角為銳角，故對行李做正功，選項B正確；根據(jù)牛頓第三定律，作用力與反作用力大小相等，方向相反，但二者對不同的物體做功，兩個受力物體的位移大小也不一定相等，所以選項C錯誤；D選項中，摩擦力是變力，且總與物體相對地面的運動方向相反，因此當(dāng)物體回到出發(fā)點后，雖然物體位移為0，但摩擦力仍對物體做了負(fù)
20、功，故選項D錯誤 答案：B3.如圖所示，物體A、B疊放著，A用繩系在固定的墻上，用力F拉著B向右運動用F繩、FAB、FBA分別表示繩中拉力、A對B的摩擦力和B對A的摩擦力，則下列敘述中正確的是()AF做正功，F(xiàn)AB做負(fù)功，F(xiàn)BA做正功，F(xiàn)繩不做功BF、FBA做正功，F(xiàn)AB、F繩不做功CF做正功，F(xiàn)AB做負(fù)功，F(xiàn)BA和F繩不做功DF做正功，其他力都不做功解析：據(jù)WFlcos 可知，力F作用點的位移不為0，且與F方向相同，所以F做正功；繩中拉力F繩的作用點的位移為0，所以F繩不做功；FBA作用點的位移為0，所以FBA不做功；FAB作用點的位移不為0，且與FAB反向，所以FAB做負(fù)功故選項C正確答案
21、：C4.如圖所示，兩個互相垂直的力F1和F2作用在同一物體上，使物體沿虛線方向運動，在通過一段位移的過程中，F(xiàn)1對物體做功為4 J，F(xiàn)2對物體做功為3 J，則F1和F2的合力對物體做的功為()A5 J B7 J C1 J D3.5 J解析：合力對物體所做的功等于各個分力分別對物體做功的代數(shù)和，所以F1和F2的合力對物體做的功為W3 J4 J7 J.答案：B5.如圖所示，恒力F通過定滑輪將質(zhì)量為m的物體P提升，物體P向上的加速度為a，在P上升h的過程中，力F做的功為()AMgh BFhC(Fma)h Dm(ga)h解析：根據(jù)牛頓第二定律有Fmgma，所以Fm(ga)，則恒力F做的功為WFhm(g
22、a)h.故選項B、D正確答案：BD6.如圖所示為生活中磨刀的示意圖，磨刀石靜止不動，刀在手的推動下從右勻速運動到左，發(fā)生位移x，設(shè)刀與磨刀石之間的摩擦力大小為Ff，則下列敘述中正確的是()A摩擦力對刀做負(fù)功，大小為Ff xB摩擦力對刀做正功，大小為Ff xC摩擦力對磨刀石做正功，大小為Ff xD摩擦力對磨刀石不做功解析：刀所受摩擦力向右，刀對地的位移向左，故摩擦力對刀做負(fù)功，為Ff x；磨刀石受摩擦力向左，但磨刀石對地位移為零，故摩擦力對磨刀石不做功答案：AD提高練7一質(zhì)量為m的物體在水平恒力F的作用下沿水平面運動，在t0時刻撤去力F，其vt圖象如圖所示已知物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為，則下列
23、關(guān)于力F在大小和力F做功W的大小關(guān)系式，正確的是()AFmg BF2mgCWmgv0t0 DW1.5mgv0t0答案：D8.質(zhì)量為M的拖拉機拉著耙來耙地，由靜止開始做勻加速直線運動，在時間t內(nèi)前進(jìn)的距離為s.耙地時，拖拉機受到的牽引力恒為F，受到地面的阻力為自重的k倍，耙所受阻力恒定，連接桿質(zhì)量不計且與水平面的夾角保持不變，如圖所示求：(1)拖拉機的加速度大小(2)拖拉機對連接桿的拉力大小(3)時間t內(nèi)拖拉機對耙做的功9.如圖所示，傾角37、質(zhì)量M 5 kg的粗糙斜面位于水平地面上，質(zhì)量m 2 kg的木塊置于斜面頂端，從靜止開始勻加速下滑，經(jīng)t2 s到達(dá)底端，運動的路程為L4 m，在此過程中斜面保持靜止(sin 370.6，cos 370.8，g取10 m/s2)求： 木塊所受的合力對木塊做的功解析：由L= at2,解得a=2m/s2木塊受到的合力為F合ma22 N4 N，方向沿斜面向下故木塊所受的合力對木塊做的功為W合F合L44 J16 J.答案：(1)3.2 N方向向左(2)67.6 N(3)16 J21
高中物理（情景切入+課前導(dǎo)讀+問題探究+知能演練）第7章 第2節(jié) 功課件 新人教版必修2
