高中物理 4.1 功課件 粵教版必修2.ppt

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第一節(jié) 功,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,二,一,一、功的概念 1.定義 在物理學(xué)中,如果物體受到力的作用,并使物體在力的方向上發(fā)生一段位移,就說這個(gè)力對(duì)物體做了機(jī)械功,簡(jiǎn)稱功. 2.做功的兩個(gè)因素:力和在力的方向上發(fā)生的位移是做功的兩個(gè)不可缺少的因素. 預(yù)習(xí)交流1 甲、乙、丙三位同學(xué)分別提著同樣一桶水.甲靜止不動(dòng);乙在水平面上勻速行走;丙提水上樓.三位同學(xué)對(duì)水桶的拉力都做功了嗎? 答案:只有丙同學(xué)對(duì)桶的拉力做功.若物體只受力但沒有沿力的方向發(fā)生位移,則該力對(duì)物體不做功.,,,,,目標(biāo)導(dǎo)航,二,一,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,二、功的計(jì)算 1.功的一般計(jì)算式是W=Fscos α,適用條件是F是恒力.功是標(biāo)量,只有大小,沒有方向.在國(guó)際單位制中,功的 單位是焦耳,符號(hào)是 J,其單位的物理意義是1 N的力使物體沿著力的方向發(fā)生1 m的位移時(shí)該力所做的功為1 J. 2.根據(jù)功的計(jì)算公式W=Fscos α可得下列幾種情況:,,,,,,,,,,,,,目標(biāo)導(dǎo)航,二,一,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,3.當(dāng)物體在幾個(gè)力的共同作用下發(fā)生一段位移時(shí),這幾個(gè)力對(duì)物體所做的總功,等于各個(gè)力分別對(duì)物體所做功的代數(shù)和,也等于這幾個(gè)力的合力對(duì)這個(gè)物體所做的功,即W總=F合scos α.,,,,目標(biāo)導(dǎo)航,二,一,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,預(yù)習(xí)交流2 質(zhì)量為m=2 kg的物體在水平地面上,受到與水平面成θ=37、大小F1=10 N的拉力作用,移動(dòng)的距離為s=2 m.已知物體與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.3,g取10 m/s2.求: (1)拉力F1對(duì)物體所做的功; (2)摩擦力F2對(duì)物體所做的功; (3)重力G對(duì)物體所做的功; (4)彈力F3對(duì)物體所做的功; (5)求合力的功. 答案:(1)16 J (2)-8.4 J (3)0 (4)0 (5)7.6 J 解析:由物體受力分析圖可知 F3=G-F1sin θ=(20-100.6) N=14 N,F2=μF3=0.314 N=4.2 N. 故W1=F1scos θ=1020.8 J=16 J,W2=F2scos 180=-4.22 J=-8.4 J, WG=W3=0,W=W1+W2+WG+W3=7.6 J.,遷移應(yīng)用,典題例解,一,二,知識(shí)精要,一、對(duì)功的理解 1.功是過程量 描述了力的作用效果在空間上的累積,它總與一個(gè)具體過程相聯(lián)系. 2.對(duì)公式W=Fscos α的理解 F表示力的大小;s表示力的作用點(diǎn)的位移大小;α表示力和位移方向間的夾角. (1)公式只適用于恒力做功的計(jì)算. (2)公式中s一般是選取地面為參考系時(shí)物體的位移.,遷移應(yīng)用,典題例解,一,二,知識(shí)精要,3.正功與負(fù)功 (1)功是標(biāo)量:只有正、負(fù),沒有方向,功的正、負(fù)不表示大小. (2)正功、負(fù)功的物理意義:,(3)一個(gè)力對(duì)物體做負(fù)功,往往說成物體克服這個(gè)力做功.,遷移應(yīng)用,典題例解,知識(shí)精要,一,二,【例1】 如圖所示,光滑的斜劈放在水平面上,斜面上用固定的豎直板擋住一個(gè)光滑球,當(dāng)整個(gè)裝置沿水平面以速度v勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),以下說法中正確的是( ) A.小球的重力不做功 B.斜面對(duì)球的彈力不做功 C.擋板對(duì)球的彈力不做功 D.以上三種說法都正確,遷移應(yīng)用,典題例解,知識(shí)精要,一,二,解析:小球受力情況如圖所示,由做功的條件可以判斷小球所受三力的做功情況.由于重力與速度方向垂直,可以知道重力對(duì)小球不做功,A項(xiàng)正確;由于F1、F2分別與速度成銳角和180的角,所以F1和F2分別對(duì)小球做正功和負(fù)功,B、C、D項(xiàng)都不對(duì). 答案:A,遷移應(yīng)用,典題例解,知識(shí)精要,一,二,遷移應(yīng)用,典題例解,知識(shí)精要,一,二,1.如圖所示,水平木板上有質(zhì)量m=1.0 kg的物塊,受到隨時(shí)間t變化的水平拉力F作用,用力傳感器測(cè)出相應(yīng)時(shí)刻物塊所受摩擦力Ff的大小.重力加速度g取10 m/s2,下列判斷正確的是 ( ),A.5 s內(nèi)拉力對(duì)物塊做功為零 B.4 s末物塊所受合力大小為4.0 N C.物塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.4 D.6~9 s內(nèi)物塊的加速度大小為2.0 m/s2 答案:D,遷移應(yīng)用,典題例解,知識(shí)精要,一,二,解析:由圖象可知物塊在0~4 s內(nèi)處于靜止?fàn)顟B(tài),其所受合外力為零,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;4~5 s內(nèi)做變加速直線運(yùn)動(dòng),因此5 s內(nèi)拉力對(duì)物塊做的功不為零,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;物塊的滑動(dòng)摩擦力f=3 N,,遷移應(yīng)用,典題例解,知識(shí)精要,一,二,2.(多選)質(zhì)量為m的物體靜止在傾角為θ的斜面上,斜面沿水平方向向右勻速移動(dòng)了距離s,如圖所示,物體m相對(duì)斜面靜止.則下列說法中正確的是( ) A.重力對(duì)物體m做正功 B.合力對(duì)物體m做功為零 C.摩擦力對(duì)物體m做負(fù)功 D.支持力對(duì)物體m做正功 答案:BCD,遷移應(yīng)用,典題例解,知識(shí)精要,一,二,解析:物體的受力及位移如圖所示. 支持力FN與位移x的夾角α90,故摩擦力做負(fù)功,C正確.合力為零,合力不做功,B正確.,一,二,遷移應(yīng)用,典例精析,知識(shí)精要,思考探究,二、總功及其求法 由合力與分力的等效替代關(guān)系知,合力與分力做功也是可以等效替代的,因此計(jì)算總功時(shí)有兩種基本思路: 1.先確定物體所受的合外力,再根據(jù)公式W合=F合scos α求解合外力的功.該方法適用于物體的合外力不變的情況,常見的是發(fā)生位移s過程中,物體所受的各力均沒有發(fā)生變化.求解流程圖為 受力與過程分析→求合力→求合力的功 2.先根據(jù)W=Fscos α,求出每個(gè)分力做的功W1、W2、…、Wn,再根據(jù)W合=W1+W2+…+Wn,求解合力的功,即合力做的功等于各個(gè)分力做功的代數(shù)和.求解流程圖為 受力與過程分析→求各力的功→求合力的功,二,遷移應(yīng)用,典例精析,知識(shí)精要,思考探究,如果物體受到的各個(gè)力對(duì)物體做功都不為零,那么合力對(duì)物體做功一定不為零嗎?如果一個(gè)物體所受的合力不為零,那么合力一定對(duì)物體做功嗎? 答案:(1)不一定不為零.做勻速直線運(yùn)動(dòng)的汽車,在水平方向上只受牽引力和阻力的作用,牽引力和阻力各自做功一定不為零,但是汽車在水平方向上所受合力為零,則做功為零.(2)合力不一定對(duì)物體做功.做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受合力不為零,但因物體運(yùn)動(dòng)方向與合力的方向垂直,所以合力不做功.,一,二,遷移應(yīng)用,典例精析,知識(shí)精要,思考探究,【例2】 如圖所示,利用斜面從貨車上卸貨,每包貨物的質(zhì)量m=20 kg,斜面傾角α=37,斜面的長(zhǎng)度l=2 m,貨物與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2,求貨物從斜面頂端滑到底端的過程中所受合外力做的功.(g取10 m/s2),一,二,遷移應(yīng)用,典例精析,知識(shí)精要,思考探究,解析:斜面上的貨物受到重力G、斜面支持力FN和摩擦力Ff共三個(gè)力的作用,如圖所示. 方法一:先求出各個(gè)力所做的功,再求總功. 重力G做的功為W1=mglsin 37=240 J 支持力FN對(duì)貨物沒有做功W2=0 摩擦力Ff對(duì)貨物做負(fù)功為 W3=(μmgcos 37)lcos 180=-64 J 所以,合外力做的總功為 W=W1+W2+W3=(240+0-64) J=176 J. 方法二:先求貨物所受的合外力,再求合外力的功. 合外力做的功為 W=F合l=(mgsin 37-μmgcos 37)l=176 J. 答案:176 J,一,二,遷移應(yīng)用,典例精析,知識(shí)精要,思考探究,一,二,遷移應(yīng)用,典例精析,知識(shí)精要,思考探究,1.(多選)一物體做勻加速運(yùn)動(dòng),速度由0增加到v,再?gòu)膙增加到2v,位移分別為s1和s2,外力做功分別為W1和W2,則s1和s2、W1和W2關(guān)系正確的是( ) A.s2=3s1 B.s2=2s1 C.W2=3W1 D.W2=4W1 答案:AC 解析:設(shè)物體的加速度為a,合外力為F,則前后兩過程物體前進(jìn)的位移分別是 故s1∶s2=1∶3,A正確;而合力的功W=Fs,因此W1∶W2=1∶3,C正確.,一,二,遷移應(yīng)用,典例精析,知識(shí)精要,思考探究,2.如圖所示,質(zhì)量為20 kg的小孩坐在雪橇上,現(xiàn)用一個(gè)與水平方向成α=37、大小為60 N的力F拉著雪橇沿水平地面從靜止開始以a=0.5 m/s2的加速度做勻加速直線運(yùn)動(dòng),已知雪橇的質(zhì)量為20 kg,求2 s內(nèi)雪橇受的各力做的功?合力做的功是多少? 答案:重力和支持力做功為零 拉力做功48 J 摩擦力做功-28 J 合力做功20 J,一,二,遷移應(yīng)用,典例精析,知識(shí)精要,思考探究,解析:2 s內(nèi)雪橇的位移 重力和支持力做功為零 拉力F做功 WF=Fscos α=6010.8 J=48 J 雪橇所受合力為 F合=ma=400.5 N=20 N 合外力對(duì)物體做的功 W合=F合s=201 J=20 J 摩擦力做的功 Wf=W合-WF=20 J-48 J=-28 J.,