高一物理課件（廣東專用）：第四章 第一節(jié)《功》（粵教必修二）

歡迎進(jìn)入物理課堂 第四章 機(jī)械能和能源第一節(jié)功 功 力 力的方向 位移 焦耳 1 定義 如果一個(gè)物體受到 的作用 并且物體在 上通過(guò)了一段 就說(shuō)這個(gè)力對(duì)物體做了機(jī)械功 簡(jiǎn)稱功 2 做功的兩要素 和 3 公式 W 即力對(duì)物體做的功等于力的大小 位移的大小以及力和位移夾角 的乘積 4 單位 簡(jiǎn)稱焦 符號(hào)為J 1J等于1N的力使物體在力的方向上發(fā)生1m的位移時(shí)所做的功 即1J 1N m 5 功的正負(fù) 功是標(biāo)量 只有 沒有 但有正負(fù) 正功表示力對(duì)物體做動(dòng)力功 負(fù)功表示力對(duì)物體做 功 往往說(shuō)成是物體克服這個(gè)力做功 方向 阻力 力 在力的方向上通過(guò)的位移 余弦 Fscos 大小 要點(diǎn)1 對(duì)功的理解 1 公式W Fscos 的理解公式中各量的意義 F表示力的大小 F是恒力 s表示力的作用點(diǎn)的位移 表示力與位移的夾角 2 功的正負(fù)的理解 不表示功的大小 10J的功比5J的功大 功為正值 表示F是動(dòng)力 功為負(fù)值 表示F是阻力 例1 用水平恒力F作用于質(zhì)量為M的物體上 使之在光滑水平面上沿力的方向移動(dòng)了距離s 恒力做功為W1 若再用該恒力作用于質(zhì)量為m m M 的物體上 使之在粗糙的水平面上移動(dòng)的距離也為s 恒力做功為W2 則兩次過(guò)程中恒力做功 的大小關(guān)系為 A W1 W2C W1 W2 B W1 W2D 無(wú)法確定 解析 兩物體所受的力均為恒力 且在力的方向上發(fā)生相同的位移 根據(jù)公式W Fscos 可知W1 W2 答案 C 1 2011年惠陽(yáng)高級(jí)中學(xué)期末 分別在光滑水平面 粗糙水平面和粗糙斜面上推同一物體 如圖4 1 1甲 乙 丙所示 如果所用的圖示推力大小相等 在物體發(fā)生大小相等位移的過(guò) 程中 推力對(duì)物體所做的功 圖4 1 1 A 在光滑水平面上較大B 在粗糙水平面上較大C 在粗糙斜面上較大D 相等 解析 三種情況下力大小相等 位移大小相等 力與位移的夾角都為零度 根據(jù)公式W Fscos 可知推力對(duì)物體所做的功相等 答案 D 要點(diǎn)2 合外力做功的計(jì)算 1 先根據(jù)W Fscos 求各個(gè)分力做功 再求各分力功的代數(shù)和 即W W1 W2 Wn 2 先根據(jù)力的合成求合力F合 再根據(jù)W合 F合scos 求合力的功 例2 如圖4 1 2所示 質(zhì)量m 4 0kg的物體 由高h(yuǎn) 2 0m 傾角 53 的固定斜面頂端滑到底端 物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 0 2 求物體所受合外力做的功 g取10m s2 圖4 1 2 思路點(diǎn)撥 物體受重力 斜面的支持力和摩擦力 可以求各分力的功后再求各分力功之和 也可先求合力再求合力的功 解 方法一 物體受力如圖4 1 3所示 重力做功WG mgh 4 0 10 2 0J 80J支持力做功 WN 0 0 2 4 0 10 2 0 cot53 J 12J所以合外力做功為 W WG WN Wf 80 0 12 J 68J 圖4 1 3 27 2 方法二 物體受力如圖4 1 3 則合外力為F mgsin mgcos mg sin cos 代入數(shù)據(jù)得F 4 0 10 sin53 0 2 cos53 N 27 2N所以合外力的功為 W Fs F hsin 2 0sin53 J 68J 2 2011年廣州七區(qū)期末 兩個(gè)互相垂直的力F1與F2作用在同一物體上 使物體發(fā)生一段位移 F1對(duì)物體做功4J F2 A 對(duì)物體做功3J 則力F1與F2的合力對(duì)物體做的功為 A 7JB 1JC 5JD 3 5J解析 合力的功等于各分力做功的代數(shù)和 可利用此方法求解 即W 要點(diǎn)3 變力做功的計(jì)算 公式W Fscos 計(jì)算功時(shí) 力F是恒力 如果力變化則不能直接用公式計(jì)算 求變力功的方法一般有 1 平均力法 當(dāng)力的方向不變 大小與位移呈線性關(guān)系時(shí) F1 F22 scos 2 圖象法 F s圖象所包圍的面積表示力對(duì)物體做的功 如圖4 1 4的陰影部分面積 變力做功可用此法 圖4 1 4 3 微元法 或分段法 把物體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程分成若干個(gè)小段 這樣每小段可看做直線 先求每小段上的功 再求和即可 4 等效替換法 有時(shí)候表面看起來(lái)是變力做功的 但是變 力和某一恒力的功相等 可以轉(zhuǎn)換成求恒力做功 例3 如圖4 1 5所示 一輛拖車通過(guò)光滑的定滑輪將一質(zhì)量為m的物體G勻速提升 求拖車從A點(diǎn)水平移動(dòng)到B點(diǎn)對(duì)物體所做的功 已知OA與OB的夾角為 AB間距離為s 圖4 1 5 思路點(diǎn)撥 拖車從A點(diǎn)水平移動(dòng)到B點(diǎn)對(duì)物體所做的功 拖車對(duì)繩子的拉力為變力 但由于物體勻速上升 所以拖車對(duì)物體所做的功等于繩子對(duì)物體所做的功 3 如圖4 1 6所示 一個(gè)人用恒力F豎直向下拉輕繩的一端 通過(guò)繩和滑輪將一質(zhì)量為m的靜止物體由位置A拉到位置B 求外力F對(duì)物體所做的功 滑輪摩擦不計(jì) 圖4 1 6 關(guān)于摩擦力做功和作用力與反作用力做功 1 摩擦力做功特點(diǎn) 摩擦力可做正功也可做負(fù)功 還可以 不做功 1 靜摩擦力舉例 當(dāng)物體在傾斜傳送帶上隨傳送帶一起向上運(yùn)動(dòng)時(shí) 靜摩擦 力做正功 若隨傳送帶向下運(yùn)動(dòng)則靜摩擦力做負(fù)功 在粗糙的水平圓盤上的物體隨圓盤做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí) 靜摩擦 力提供向心力 不做功 2 滑動(dòng)摩擦力舉例 如圖4 1 7所示 當(dāng)將物體輕輕放在運(yùn)動(dòng)的傳送帶上時(shí) 滑動(dòng)摩擦力做正功 圖4 1 7 當(dāng)傳送帶不動(dòng) 物體沖上傳送帶時(shí) 滑動(dòng)摩擦力做負(fù)功 當(dāng)物體在地面上滑動(dòng) 地面受到的摩擦力不做功 2 作用力與反作用力做功 1 作用力與反作用力的特點(diǎn) 大小相等 方向相反 但作 用在不同物體上 2 運(yùn)動(dòng)特點(diǎn) 在作用力 反作用力的作用下 物體可能向相反方向運(yùn)動(dòng) 也可能向同一方向運(yùn)動(dòng) 也可能一個(gè)運(yùn)動(dòng) 而另一個(gè)靜止 還可能兩物體都靜止 3 由W Fscos 可判斷 作用力的功與反作用力的功 沒有必然的關(guān)系 即不一定一正一負(fù) 不一定絕對(duì)值相等 例4 關(guān)于摩擦力做功 以下說(shuō)法正確的是 A 滑動(dòng)摩擦力總是做負(fù)功B 滑動(dòng)摩擦力一定做功C 靜摩擦力對(duì)物體一定不做功D 靜摩擦力對(duì)物體可以做正功 也可以做負(fù)功錯(cuò)因 誤認(rèn)為滑動(dòng)摩擦力阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng) 所以總是做負(fù)功 錯(cuò)選A 誤認(rèn)為受滑動(dòng)摩擦力作用的物體一定在運(yùn)動(dòng) 如 一物體沿斜面下滑 斜面仍然靜止 則斜面受到物體給的滑動(dòng)摩擦力不做功 所以滑動(dòng)摩擦力一定做功 錯(cuò)選B 誤認(rèn)為物體受靜摩擦力作用 力的作用點(diǎn)不移動(dòng) 所以對(duì)物體一定不做功 錯(cuò)選C 正解 摩擦力是阻礙物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì) 而不是阻礙運(yùn)動(dòng) 摩擦力可能是動(dòng)力 也可能是阻力 還可能摩擦力方向與運(yùn)動(dòng)方向相垂直 所以摩擦力做功各種可能情況都有 要判斷力做功的正負(fù)和做功與否 要看力與位移的夾角 答案 D 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全