第一节 功.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,必修,2,第四章 机械能和能源,第一节 功,一个物体受到力的作用，并在力的方向上发生了一段位移，这个力就对物体做了功。,（,1,）作用在物体上的力,（,2,）沿力的方向发生位移,复习：,1,、功的概念,2,、做功的两个不可缺少的因素,3,、功的计算公式,3,、功的单位,焦耳，简称焦，符号是,J,1.,怎样才算做功？,A.,下列物体在运动过程，什么力对物体移动有贡献？什么力对物体做了功？,人推小车前进 马拉车前进 起重机吊起重物,B.当你端着一盆水不动时，你累吗？你有没有做功？为什么？,C.当你使劲地用力拉（固定在地面上的）讲台，讲台移动了吗？你累吗？你有没有做功？,D.人推木箱前进时，重力和支持力对木箱有没有做功？为什么？,E.抛出的小球，在光滑水平面上滚动时，有没有力对它做功？,F,做功是这样的物理过程，力作用在物体上，使物体在力的方向上发生一段位移，则称该力对物体做了功。,F,F,s,物体的位移与力的方向相反，该力对物体也做了功。,W=FS,W=,FS,两个要素,Work=Force Displacement,W,G,=0,位移与力的方向垂直时，力对物体不做功,1.,做 功,S,F,G,F,G,S,W,F,=0,最一般的情况是力与位移不在一条直线上，怎样计算功,F,2,不做功，只有,F,1,做功,F,s,F,s,2.,恒力做功的计算,【,公式推导,】,上面我们的做法是将力,F,沿与位移,S,平行和垂直的方向分解来导出的恒力做功的公式，能否将位移,S,沿与力,F,平行和垂直的方向分解来求功呢？请大家试着做做。,S,1,F,S,2,S,S,1,F,S,2,S,2.,恒力做功的计算,恒力做功的计算公式,【,公式推导,】,【,例,1】,分别计算这三种情形下力对物体做的功。设这三种情形下力和位移的大小都相同：,F,10N,，,s,2m,。角,的大小如图所示。,s,F,=150,F,s,=30,F,s,=30,问题：,矢量的正、负表示的是方向。功是标量，它的正、负表示什么意思呢？,2.,恒力做功的计算,W,F s,cos,=,时，,cos,=,0,，,W,=,0,力对物体不做功,2,0,时，,cos,0,，,W,0,力对物体做正功,2,时，,cos,0,，,W,0,力对物体做负功,2,某力对物体做负功，往往说成“,物体克服某力做功,”（取绝对值），两种说法的意义是等同的。,2.,恒力做功的计算,例题,2.,以下说法正确的是,A,起重机提起重物上升，物体克服重力做功,B,沿固定斜面滑动的物体支持力对它不做功,C,圆锥摆运动过程中拉线对小球的拉力不做功,D,地球对同步地球卫星的万有引力不做功,2.,恒力做功的计算,【,功的正负,】,mg,s,f,G,T,N,3.,做功过程的物理本质 功的正负号的物理意义,力对物体做功的过程就是,使物体的能量发生变化的过程,，,功是能量变化（转化）的量度,做了多少功,物体的能量就变化了多少。,功是标量,。它的正负号表示的是,能量转移转化传递的,方向,。或说某力做功的正负表示它能使物体的能量增加或者减少。,例题,3.,用倾斜的绳拉着木箱在水平面上向右运动，,T=100N,，,f=10N,=30,0,s=1m,.,求各个力对物体做的功和对物体能量的影响。,4.,关于合力的功和几个力的总功,一个物体往往同时有几个力对它做功，如何计算合力的功或几个力的总功？,几个力的总功：,先求出各分力的功，再利用合外力的功等于物体所受各力功的,代数和,求出,W,合,=W,1,+W,2,+W,3,+,合力的功：,先求出,合外力,F,合,，再利用,W,合,=F,合,Scos,求出,合外力的功,【,方法,】,因为功是标量,例题,4.,一个质量为,m=150kg,的物体，受到一个与水平方向成,=37,角斜向上的拉力,F=500N,，在水平地面上移动的距离,S=5m,。,物体与地面间的滑动摩擦力,f=100N,。,求,各个力对物体所做的总功,和,合外力对物体做的功,。,F,f,v,N,G,结论：几个力对物体所做总功（做功的代数和），等于这几个力的合力对这个物体所做的功,4.,关于合力的功和几个力的总功,5.,摩擦力做功,静摩擦力,可以做正功,传送带和物体一起加速,还可以不做功,推物体没推动,也可以做负功,传送带和物体一起减速,动摩擦力,可以做正功,传送带和物体都加速，但传送带加速快,还可以不做功,在物体左侧用绳子拉住物体,也可以做负功,传送带和物体一起减速，但传送带减速快,【,题,1】,关于摩擦力做功的关系,下列说法正确的是：,(),A.,滑动摩擦力一定做负功。,B.,静摩擦力一定做负功。,C.,摩擦力可能不做功。,D.,以上说法均不对。,C,练习,练习,【,题,2】,关于作用力和反作用力做功的关系,下列说法正确的是：,(),A.,当作用力做正功时，反作用力一定做负功,.,B.,当作用力不做功时，反作用力也不做功,.,C.,作用力和反作用力所做的功一定大小相等，正负符号相反,.,D.,作用力做正功时，反作用力也可能做负功,.,D,小结：,一对作用力和反作用力，可以两个力均不做功；可以一个力做功，另一个力不做功；也可以一个力做正功，另一个力做负功；还可以两个力均做正功或均做负功,.,如图，已知物体质量,m,，,斜面质量,M,，,斜面倾角,物体与斜面间的动摩擦因数,，,物体与斜面保持相对静止。现使斜面在水平面上向左匀速运动,L,的位移，求在,L,位移中：,1,）重力对物体所做的功,2,）斜面对物体的支持力所做的功,3,）斜面对物体的摩擦力所做的功,4,）斜面对物体所做的功,5,）外力对物体所做的总功,6,）合外力对物体所做的功,f,N,例题和练习,5.,变力的功的计算,F,S,恒力的功,据,W=FS,几何意义是,FS,图上的,“面积”,F,S,推论,变力的功,也可由,FS,图,上的“面积”表示,【,推理,】,例题,6.,小球在弹簧弹力作用下沿水平杆从,A,到,B,，求弹力,做的功。,x/m,F,/,N,x,1,x,2,k,A,B,5.,变力的功的计算,例题和练习,针对训练,1:,如右图所示,升降机内有一斜面,其倾角为,一质,量为,m,的物体放在斜面上,如升降机以加速度,a,匀加速上升,且,物体与斜面相对静止,则在上升高度,h,的过程中,物体受到的各,力分别对物体做了多少功,?,f,针对训练,2:,如右图所示,滑轮和绳的质量及摩擦不计,用力,F,开始,提升原来静止的质量为,m=10 kg,的物体,物体以大小为,a=2 m/s,2,的加速度加速上升,g,取,10 m/s,2,求前,3 s,内力,F,所做的功,.,例题和练习,针对训练,3:,如图所示,质量为,m,的物体,在粗糙的水平面上运动,有,一拉力,F,作用在物体上,则下列说法正确的是,(),A.,如果物体做加速直线运动,F,一定对物体做正功,B.,如果物体做匀速直线运动,F,一定对物体做正功,C.,如果物体做减速直线运动,F,一定对物体做正功,D.,如果物体做匀速直线运动,F,也可能对物体做正功,例题和练习,ABD,加速、匀速,减速,减速,针对训练,4:,如右图所示,一个质量,m=2 kg,的物体,受到一个与水平方向成,37,角斜向上的拉力,F=10 N,在水平地面上滑动的距离,s=2 m,物体与地面间的滑动摩擦力,f=4.2 N,求外力对物体所做的总功,.,例题和练习,F,f,v,N,G,例题和练习,5.,如右图所示,重物,P,放在一长木板,OA,上,将长木板绕,O,端转过一个小角度的过程中,重物,P,相对于木板始终保持静止,关于木板对重物,P,的摩擦力和支持力做功的情况是,(),A.,摩擦力对重物不做功,B.,摩擦力对重物做负功,C.,支持力对重物不做功,D.,支持力对重物做正功,AD,7.,质量为,2 kg,的物体位于水平面上,在运动方向上受拉力,F,作用沿水平面做匀变速运动,物体运动的速度图象如右图所示,.,若物体受摩擦力为,10 N,则下列说法中正确的是,(),A.,拉力做功,150 J,B.,拉力做功,100 J,C.,摩擦力做功,250 J,D.,物体克服摩擦力做功,250 J,例题和练习,v,F,f,a,S=25m,AD,例题和练习,8.,如右图所示,人站在电动扶梯的水平台阶上,假定与扶梯一起沿斜面加速上升,.,在这个过程中,人所受的静摩擦力,(),A.,等于零,B.,水平向左,对人做负功,C.,水平向右,对人做正功,D.,沿斜面向上,对人做正功,N,G,C,9.,如右图所示,在光滑的水平面上两物体,AB,在水平恒力,F,作用下一起运动,下列说法正确的是,(),A.AB,间没有摩擦力,B.AB,间有摩擦力,A,受的摩擦力对,A,做负功,C.AB,间有摩擦力,A,受的摩擦力对,A,做正功,D.AB,间有摩擦力,因为,AB,间没有相对运动,所以摩擦力对,AB,都不做功,例题和练习,a,f,f,水平面光滑，,故系统有加速度,C,10.,有一质量为,1 kg,的木块,放置在水平桌面上,木块与桌面间的动摩擦因数为,0.1,若用与水平方向成,37,角斜向下的大小为,120 N,的力推木块,使木块移动了,5,m(g,取,10 m/s2).,求,:,(1),推力对木块做了多少功,?,(2),摩擦力对木块做了多少功,?,(3),木块所受的合外力对木块做了多少功,?,例题和练习,F,f,N,G,(1),推力做功,W,F,=Fscos37=480 J.,(2),木块受到的摩擦力,f=,N=(mg+Fsin37)=8.2 N,摩擦力做功,W,f,=,fs,cos180=41 J.,合力做的功,W=,W,F,+W,f,=439 J.,11.,起重机把重为,210,3,kg,的货物从地面竖直提升到高,18 m,的地方,.,试求在以下两种情况中起重机钢绳对货物所做的功,货物克服重力的功,合外力做的功,.(g=10 m/s,2,),(1),匀速提升,;,(2),以加速度,a=2 m/s,2,匀加速地向上提升,.,例题和练习,S,(1),重力做功,W,G,=,mgh,=,3.610,5,J,钢绳对重物做的功,W,F,=FS=210,3,1018 J=3.610,5,J.,合外力做的功,W,合,=W,F,+W,G,=0.,(2),匀加速提升时,F,mg=ma,则拉力,F=,m(g+a,),故钢绳对重物做的功,W,F,=FS=,m(g+a)S,=210,3,(10+2)18 J,=4.3210,5,J.,重力做功,W,G,=,mgh,=,3.610,5,J,合外力做的功,W,合,=W,F,+W,G,=7.210,4,J.,合外力做的功,W,合,=,maS,=7.210,4,J.,例题,1.,人通过定滑轮拉质量为,m=10kg,的物体，滑轮高出,A,点,3m,人将绳头沿水平,缓慢,地从,A,拉到,B,，,AB=4m,，,g=10m/s,2,求人在这一过程中对物体做的功。,A,B,O,mg,F,F,这是变力做功还是恒力做功,解决变力的功的方法,例题和练习,例题,2.,如图，已知物体质量,m,，,斜面质量,M,，,斜面倾角,物体与斜面间的动摩擦因数,，,物体与斜面保持相对静止。现使斜面在水平面上向左匀速运动,L,的位移，求在,L,位移中：,1,）重力对物体所做的功,2,）斜面对物体的支持力所做的功,3,）斜面对物体的摩擦力所做的功,4,）斜面对物体所做的功,5,）外力对物体所做的总功,6,）合外力对物体所做的功,f,N,例题和练习,f,N,f,N,l,例题和练习,例,3.,如图所示，放在水平光滑面上的物体用绳通过滑轮牵引，,绳的一端固定于墙，另一端用与水平成,60,0,的恒力,F,。在物体移,动,d,的过程，求,F,做的功。,）,60,0,d,F,F,的作用点,A,)30,0,F,的作用点,A,S,d,注意 公式,W=FS,中,S,为,F,的作用点在,空间的位移,F,例题和练习,F,S,N,G,例题,4.,在高为,h,倾角为,斜面上由静止开始下滑的物体（所有接触面都光滑）物体受到的各力是否做功？做正功还是做负功？若物体下滑到底的过程中斜面滑动了,L,，能否求出各力对物体做的功。,N,对物体做负功，,G,对物体做正功。,压力,N,对斜面做正功,N,例题和练习,L,L,S,N,G,N,S,S,G,h,点评,注意分解位移！,例题和练习,例,5.,如图所示，一子弹以水平速度射入置于光滑水平面上原来静止的木块，在子弹相对木块运动的过程中，子弹钻入木块的深度为,d,，木块的位移为,s,，木块与子弹间的相互摩擦力大小为,f,，求摩擦力对子弹做的功和摩擦力对木块做的功。,s,d,s,2,d,f,f,f,f,S,1,=S,例题和练习,v,0,v,0,m,【,问题,1】,滑动摩擦力一定做负功吗,?,M,S,M,S,m,M,v,0,m,滑动摩擦力,f,对,m,做负功,W,1,=,f S,m,滑动摩擦力,f,对做正功,W,2,=f S,M,滑动摩擦力对滑块做负功,滑动摩擦力对桌不做功,滑动摩擦力即可以做正功，也可以做负功，还可以不做功。,问题讨论,F,A,B,【,问题,2】,静摩擦力一定不做功吗,?,A,和,B,相对静止,一起加速运动,静摩擦力对,A,做负功,W=,fS,静摩擦力对做正功,=,fS,F,A,B,f,f,F,A,B,f,f,S,问题讨论,静摩擦力即可以做正功，也可以做负功，还可以不做功。,静摩擦力对滑块不做功,【,问题,3】,作用力和反作用力做功一定是大小相等,正负相反吗,?,S,N,S,N,问题讨论,S,1,N,G,N,作用力和反作用力做功,其大小不一定相等,正负也不一定相反,:,可以都做正功,;,可以都做负功,;,可以都不做功,.,例题,1.,如图，物体的质量为,m,，,斜面,高为,H,，倾角为,，物体,与斜面间的摩擦因数为,。求物体从,斜面的顶端滑到底端的,过程中各个力对物体所做的总功。,mg,f,N,H,S,例题,7.,以一定的初速度向上抛出一个重为,G,的小球，小球能上,升的最大高度为,h,，空气阻力的大小恒为,F,，则从抛出到落回抛,出点的过程中，求：（,1,）空气对小球做的功,;,（,2,）重力对小球,做的功,.,求摩擦力在来回直线运动、曲线运动中做的功，要分段计算再累计！,G,h,F,F,G,f,重力在来回直线运动、,曲线运动中做功有何,特点？,例题,8.,静止在光滑水平面上的质量为,1,千克的物体，受到,如图所示的力的作用。求,0-2,秒内力,F,对物体所做的功。,F/N,t/s,-2,0,2,1,2,所求 功,W=0,v/m.s,-1,t/s,0,2,1,2,F,F,S,例题,9.,质量,m=2kg,的物体置于粗糙的水平面上,物体与平面间的动摩擦因数为,0.5,在水平恒力,F=20N,作用下由静止开始运动,2s,取,g=10m/s,2,求：,1,）,力,F,对物体做的功；,2,）物体克服摩擦力做了多少功；,3,）合力所做的功；,4,）各力对物体所做的总功。,F,f,N,G=mg,例题,10.,如图，物体在水平桌面上，对它施加,A,所示的拉力,F,，使它由静止开始发生位移,s,；对它施加以,B,所示的推力,F,，使它由静止开始发生位移,s,，,F,与水平方向夹角均为,，则：,F,做功哪种情况多？为什么？,物体克服摩擦力做功哪种情况多？为什么？,),),F,F,N,1,N,2,f,1,f,2,G,G,