二零二三年 优质公开课《功》3.ppt

4.1 功 乙 列车在机车牵引下动能增加了 甲 货物在起重机的作用下重力势能增加了 功的定义 2.做功的过程是能量转化的过程。 1.在认识能量的历史过程中，人们建立了功的概念，因而功和能是两个密切联系的物理量，即如果物体在力的作用下能量发生了变化，这个力一定对物体做了功。 做功的两个不可缺少的因素 1.作用在物体上的力 2.物体在力的方向上发生位移 一个物体受到力的作用,并在力的方向上发生了一段位移，我们就说这个力对物体做了功。 如图，滑块在力F的作用下前进了 l ，F对滑块做了多少功？ l F F （1）如果力的方向与物体的运动方向一致 F表示力的大小， l 表示位移的大小，W表示力对物体所做的功 探究一 （2）如果力的方向与运动方向垂直 如图，小球在水平桌面上滚动时，支持力和重力对物体做功吗？ 当力的方向跟位移方向垂直时，物体在力的方向上没有发生位移，力对物体不做功，或者说，做功为零。 即 W ＝ 0 F α F α l （3）当力的方向与位移方向成一角度α时 F W = W1 + W2 W1= F1l = F COSαl W2 = 0 = F l COSα 分析： 根据力的等效性原理,可以把计算F做功的问题转化为分别求F1和F2做功的问题 ∵ ∴ α F2 F1 F、 l 是大小，α是F、 l 正向间的夹角 若将位移l分解,结果如何? F l l1 l2 α 90。 l1=l cosα l2=l sinα W1= Fl 1= F lcos α W2= 0 W= F lcos α 思考 1、公式：W = F l cosα 力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小、力与位移夹角余弦这三者的乘积 2、功是标量。但功有正负 3、功的单位： 在国际单位制中，功的单位是焦耳，符号是J 1J ＝ １Ｎ× １m= 1N · m 功的计算公式 4、适用范围 5、功是过程量 W=Flcos? 仅适用于求恒力做功 说明:F、 只指大小，一定是正数。 ? 是F、 正向间的夹角 用水平恒力F作用于质量为M的物体，使之在光滑的水平面上沿力的方向移动距离l，恒力做功为W1，再用该恒力作用于质量为m(m<M)的物体上，使之在粗糙的水平面上移动l，恒力做功为W2，则两次恒力做功的关系是 ( ) A w1>w2 B w1<w2 C w1=w2 D 无法判断 C 本题说明了一个力所做的功只由力和力的方向上发生的位移决定,跟物体是否还受到其它力作用,以及物体的运动情况均无关 正功和负功 探究二 α COSα W 物理意义 α=π/2 α＜π/2 π/2＜α≤π COSα= 0 COSα＞0 COSα＜0 W = 0 W ＞ 0 W＜0 表示力F对物体不做功 表示力F做正功，动力 表示力F做负功，阻力 力做正功，表示为动力；力做负功，表示为阻力 一个力对物体做负功，有两种说法。往往说成物体克服这个力做功 正功、负功不表示方向相反，表示力不同的效果 放在水平地面上的物体,F=10N的水平拉力作用下匀速向右前进了4m,求地面摩擦力对物体所做的功 F=10N Wf =－ 40J或克服地面摩擦力做了40J的功 摩擦力一定对物体做负功吗? 不是!可能做正功 思考: 课堂练习 1、一个质量m＝150kg的雪橇，受到与水平方向成37°角的斜向上方的拉力F=500N，在水平地面上移动的距离为5m，物体与地面间的滑动摩擦力F阻＝100N，求 （1）各个力对物体所做的功 （2）各个力对物体做功的代数和 （3）物体所受的合力 （4）合力对物体做的功 θ F f v FN G 解： m＝150kg， α=37°，F=500N θ F f v FN G l =5m，F阻＝100N (1)由功的公式 W = F l cosα有 ： WF = F l cosα= F l cos37° =2000J WF阻= F阻l cos180°= - F阻l = -500J WG = WN=0 (2)W合= WF + WF阻 + WG + WN = F l cos37° - F阻l =2000-500=1500J (3)、(4)略 方法二： 先求出合外力F合，再利用W合=F合lcosα求出合外力的功 方法一： 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=W1+W2+W