高中物理功学案5新人教版必修.doc

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功

一、功的概念
1、概念：一个物体受到力的作用,并且在这个力的方向上发生了一段位移,就说这个力对物体
． ． ．
做了功.
(定义):力和力的作用点通过位移的乘积．
2.做功的两个必要因素： 力 和 物体在力的方向上的位移
3、公式： W＝FScosa （a为 F 与 s 的夹角） ．
说明：(1)公式只适用于恒力做功 位移是指力的作用点通过位移 (2)要分清"谁做功，对谁做功"。即：哪个力对哪个物体做功。
(3)力和位移都是矢量：两种思路：可以分解力也可以分解位移。如：位移：沿力方向分解，
与力垂直方向分解。
(4)功是标量，没有方向，但功有正、负值。
其正负表示力在做功过程中所起的作用。正功表示动力做功(此力对物体的运动有推动作用)，
负功表示阻力做功，
功的正负表示还表示能的转移方向．
(5)功大小只与 F、s、a这三个量有关．与物体是否还受其他力、物体运动的速度、加速度等
其他因素无关，
也与物体运动的路径无关．与物体的运动形式(无论是匀速或变速)无关，也与物体同时受到 的其他力无关.
提到做功：一定要明确？力对？物体在？个过程中做功，正还是负，数值是多少。做功后能
量如何转化。
(6)讨论：
①当a=00 时， W＝FS 表示力的方向与位移方向相同。力对物体做正功
②当 0£a＜900 时， W＞0，力对物体做正功；
③当a=900 时， W＝0，力对物体不做功；
④当 900＜a£1800 时，W＜0，力对物体做负功或说成物脚体克服这个力做功，从
二个角度来描述同一个问题．
⑤当a=1800 时， W＝-FS 表示力的方向与位移方向相反。力对物体做负功
4、功正、负的三种判断方法：一个力对物体做不做功，是正功还是负功，判断的方法是：
①力与位移之间夹角：常用于判断恒力做功情况。
②力与速度之间夹角：常用于判断曲线运动力做功情况
为锐角时，力对物体做正功，为钝角时，力对物体做负功，为直角时，力对物体不做功。
③看物体之间是否有能量的转化：若有则一定有能量的转化，常用与关联物体做曲线运动情
况。
5、力学中求功方法：
①公式求： W＝FScosa（只适用于恒力做功，可分角力也可分角位移）
② W=Pt

③动能定理：W=EK2 一 Ek1，
④能量的转化情况求， （功是能量转达化的量度）
⑤F-s 图象，图象与位移轴所围均"面积"为功的数值．
6、两类不同的力做功求解的典型情况
一类是与势能相关的力，如重力、弹簧的弹力、电场力等，它们的功与路程无关系，只与位
移有关。

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另一类是滑动摩擦力，空气阻力等，这类力做功与物体的运动路径有关。滑动摩擦力做功要
看物体运动的路程，这是摩擦力做功的特点，必须牢记。
7.功和能单位：焦耳（J) 1 J＝1N·m. 1ev=1.6 10-19 J
8.物理意义：表示力在空间上的积累效应，是能的转化的量度
9. 力的三种效果: 力的瞬时效应,改变物体的运动状态,产生加速成度.
力的时间积累效应:使物体产生冲量,改变物体的动量. 是动量转化的量度 力的空间积累效应， 对物体做功, 改变物体的能量,是能的转化的量度
二、注意的几个问题
①F：当 F 是恒力时，我们可用公式 W＝Fscosq运算；当 F 大小不变而方向变化时，分段求力
做的功；当 F 的方向不变而大小变化时，不能用 W＝Fscosq公式运算（因数学知识的原因） ，
我们只能用动能定理求力做的功．
②S：是力的作用点通过的位移，用物体通过的位移来表述时，在许多问题上学生往往会产生 一些错觉，在后面的练习中会认识到这一点，另外位移 S 应当弄清是相对哪一个参照物的位
移
③ 功是过程量：即做功必定对应一个过程（位移） 明确是哪个力在哪一过程中的功． ，应
④ 什么力做功：在研究问题时，必须弄明白是什么力做的功．
点评：求功，必须清楚地知道是哪个力的功，应正确地画出力、位移，再求力的功．
规律方法 1、功的计算方法
1.由公式 W=Fs cosa求解 (两种处理办法)：
①W 等于力 F 乘以物体在力 F 方向上的分位移 scosa,即将物体的位移分解为沿 F 方向上和垂
直 F 方向上的两个分位移
②W 等于力 F 在位移 s 方向上的分力 Fcosa乘以物体的位移 s， 即将力 F 分解为沿 s 方向和垂
直 s 方向的两个分力
注意：这种方法只能用来计算恒力做功（轨迹可以是直线也可以是曲线）
2、多个力的总功求解
①用平行四边形定则求出合外力，再根据 w＝F 合 scosa计算功．注意a应是合外力与位移 s
间的夹角．
②分别求各个外力的功：W1＝F1 scosa1， W2=F2scosa2¼¼再求各个外力功的代数和．
3、变力做功问题
①W＝F·scosa是用来计算恒力的功，若是变力，求变力的功只有通过将变力转化为恒力，
再用 W＝Fscosa计算．
②有两类不同的力：
一类是与势能相关联的力，比如重力、弹簧的弹力以及电场力等，它们的功与路径无关，只
与始末点的位置有关；
另一类是滑动摩擦力、空气阻力等，在曲线运动或往返运动时，这类力(大小不变)功等于力
和路程（不是位移）的积．
③根据功和能关系求变力的功．如：根据势能的变化求对应的力做的功，根据动能定理求变
力做的功，等等．
④根据功率恒定，求变力的功，W=Pt.

⑤求出变力 F 对位移的平均力来计算，当变力 F 是位移 s 的线性函数时，平均力 -- = F1 + F2 ． F
2
⑥作出变力 F 随位移，变化的图象，图象与位移轴所围均"面积"即为变力做的功．
4、做功求解的典型情况
①注意力、冲量、功的区别

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除了它们的物理定义、单位以及是标量还是矢量以外，从动力学观点来看：
（1）力和物体的运动状态的变化存在着瞬时因果关系，即力是产生加速度的原因，有力才有
加速度，力变加速度变，它们之间的因果规律用牛顿第二定律来表达．
（2）力的冲量反映的是力持续在一段时间的作用效果的累积量．其结果是要引起物体动量的
改变，它们之间的因果规律用动量定理来表达．
（3）功是力持续作用在一段空间位移上的作用效果的累积量，是标量．其结果是要引起物体
动能的改变，它们之间的因果规律用动能定理来表达．
②作用力和反作用力的做功
作用力与反作用力同时存在，作用力做功时，反作用力可能做功，也可能不做功，可能做正 功，也可能做负功，不要以为作用力与反作用力大小相等、方向相反，就一定有作用力、反
作用力的功数值相等，
一正一负．所以作用力与反作用力做功不一定相等，但冲量的大小相等．
③摩擦力的做功
A、静摩擦力做功的特点
（1）静摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功。
（2）在静摩擦力做功的过程中，只有机械能的相互转移（静摩擦力起着传递机械能的作用） ，
而没有机械能转化为其他形式的能．
（3）相互摩擦的系统内，一对静摩擦力所做功的代数和总为零。
B．滑动摩擦力做功的特点
如图所示，上面不光滑的长木板，放在光滑的水平地面上，一小木块以速度 V0 从木板的左端
滑上木板，当木块和木板相对静止时，木板相对地面滑动了 S，小木块相对木板滑动了 d，则
由动能定理知：
滑动摩擦力对木块所做功为： W 木块=一 f（d＋S）¼¼①
滑动摩擦力对木板所做功为： W 木板=fs¼¼②
所以，木块动能增量为： DEK 木块=一 f（d＋s）¼¼③
木板动能增量为： DEK 木板=fs¼¼¼④
由③④得：DEK 木块＋DEK 木板=一 fd¼¼¼⑤
⑤式表明木块和木板组成的系统的机械能的减少量等于滑动摩擦力与木块相对木板的位移的
乘积。这部分减少的能量转化为内能。
故滑动摩擦力做功有以下特点：
1）滑动摩擦力可以对物体做正功，也可以对物体做负功，当然也可以不做功。
2）一对滑动摩擦力做功的过程中，能量的转化有两个方面：
一是相互摩擦的物体之间机械能的转移；
二是机械能转化为内能。转化为内能的量值等于滑动摩擦力与相对位移的乘积。
3）滑动摩擦力、空气摩擦阻力等，在曲线运动或往返运动时等于力和路程（不是位移）的乘
积
扩展与研究：
点评：求功的思路共有四条:（1）由功的定义．恒力做功； 2）由能量关系求解； 3）由功
（ （
率的定义； 4）由动能定理求解． （

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