202X學(xué)年高中物理第1章功和功率第1節(jié)機(jī)械功課件魯科版必修2

1、第第1節(jié)機(jī)械功節(jié)機(jī)械功學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)核心提煉核心提煉1.理解功的概念，掌握恒力做功的公式。理解功的概念，掌握恒力做功的公式。3個(gè)概念個(gè)概念功、正功、負(fù)功功、正功、負(fù)功1個(gè)表達(dá)式個(gè)表達(dá)式WFscos 2.會(huì)判斷正功、負(fù)功。會(huì)判斷正功、負(fù)功。3.會(huì)求恒力的功、總功。會(huì)求恒力的功、總功。4.知道一些簡(jiǎn)單的變力做功的求法。知道一些簡(jiǎn)單的變力做功的求法。一、機(jī)械功的含義一、機(jī)械功的含義閱讀教材第閱讀教材第34頁(yè)的頁(yè)的“機(jī)械功的含義局部，知道功的概念，初步掌握恒力做功的機(jī)械功的含義局部，知道功的概念，初步掌握恒力做功的公式。公式。1.含義含義作用于某物體的恒力大小為作用于某物體的恒力大小為F，該物體沿，

2、該物體沿_運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)位移運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)位移s，那，那么么_叫機(jī)械功，簡(jiǎn)稱(chēng)功。叫機(jī)械功，簡(jiǎn)稱(chēng)功。力的方向力的方向F和和s的乘積的乘積2.做功的兩個(gè)因素做功的兩個(gè)因素力力位移位移3.公式公式W_。(1)是力與是力與_方向之間的夾角，方向之間的夾角，s為物體對(duì)為物體對(duì)_的位移。的位移。(2)該公式只適用于該公式只適用于_做功。做功。(3)功是功是_ (填填“標(biāo)或標(biāo)或“矢矢)量。量。(4)功是一個(gè)功是一個(gè)_ (填填“狀態(tài)或狀態(tài)或“過(guò)程過(guò)程)量，描述了力的作用效果在空間上的累量，描述了力的作用效果在空間上的累積，總與一個(gè)具體過(guò)程相聯(lián)系。積，總與一個(gè)具體過(guò)程相聯(lián)系。Fscos 位移位移地地恒力恒力標(biāo)標(biāo)過(guò)程過(guò)程

3、4.單位單位國(guó)際單位制中，功的單位是國(guó)際單位制中，功的單位是_，簡(jiǎn)稱(chēng)，簡(jiǎn)稱(chēng)_，符號(hào)是，符號(hào)是_。1 J1 _。焦耳焦耳焦焦JNm思維拓展思維拓展如圖如圖1所示，以下人或機(jī)械對(duì)物體做功的是誰(shuí)？功的大小與哪些因素有關(guān)呢？所示，以下人或機(jī)械對(duì)物體做功的是誰(shuí)？功的大小與哪些因素有關(guān)呢？圖圖1答案答案甲圖、乙圖中，人對(duì)物體有力的作用，但物體在力的方向沒(méi)有位移，故不甲圖、乙圖中，人對(duì)物體有力的作用，但物體在力的方向沒(méi)有位移，故不做功。丙圖中起重機(jī)對(duì)貨物做功。物體受到的力和物體在力的方向上發(fā)生的位移做功。丙圖中起重機(jī)對(duì)貨物做功。物體受到的力和物體在力的方向上發(fā)生的位移決定做功的大小。決定做功的大小。二、機(jī)械

4、功的計(jì)算二、機(jī)械功的計(jì)算閱讀教材第閱讀教材第56頁(yè)頁(yè)“機(jī)械功的計(jì)算局部，會(huì)計(jì)算外力對(duì)物體做的總功，了解正功機(jī)械功的計(jì)算局部，會(huì)計(jì)算外力對(duì)物體做的總功，了解正功和負(fù)功的判斷方法。和負(fù)功的判斷方法。1.正功和負(fù)功正功和負(fù)功不做功不做功正功正功負(fù)功負(fù)功2.幾個(gè)力的總功的求法幾個(gè)力的總功的求法(1)先由先由WFscos 計(jì)算各個(gè)力對(duì)物體所做的功計(jì)算各個(gè)力對(duì)物體所做的功W1、W2、W3、然后求所有力做功然后求所有力做功的的_，即，即W總總W1W2W3(2)先由力的合成或根據(jù)牛頓第二定律求出合力先由力的合成或根據(jù)牛頓第二定律求出合力F合合，然后由，然后由W總總_計(jì)算總計(jì)算總功，此時(shí)功，此時(shí)為為F合合的方向

5、與的方向與s的方向間的夾角。的方向間的夾角。F合合scos 代數(shù)和代數(shù)和思維拓展思維拓展1.如圖如圖2所示，人推著木箱在水平地面上運(yùn)動(dòng)。人推木箱前進(jìn)時(shí)，水平推力和摩擦力對(duì)所示，人推著木箱在水平地面上運(yùn)動(dòng)。人推木箱前進(jìn)時(shí)，水平推力和摩擦力對(duì)木箱有沒(méi)有做功？如果做功，分別做的是正功還是負(fù)功？木箱有沒(méi)有做功？如果做功，分別做的是正功還是負(fù)功？圖圖22.一個(gè)物體受到兩個(gè)力的作用，其中一個(gè)物體受到兩個(gè)力的作用，其中F1做功做功10 J，F(xiàn)2做功做功15 J，力，力F1和力和力F2哪個(gè)力做哪個(gè)力做的功多？?jī)闪ψ龅目偣κ嵌嗌?？的功多？?jī)闪ψ龅目偣κ嵌嗌?？答案答?.做功。推力的方向與木箱的運(yùn)動(dòng)方向一致，做正

6、功；摩擦力的方向與木箱做功。推力的方向與木箱的運(yùn)動(dòng)方向一致，做正功；摩擦力的方向與木箱的運(yùn)動(dòng)方向相反，做負(fù)功。的運(yùn)動(dòng)方向相反，做負(fù)功。2.F2做的功多。兩力做的總功為做的功多。兩力做的總功為WW1W210 J15 J5 J。機(jī)械功及其公式的理解機(jī)械功及其公式的理解要點(diǎn)歸納要點(diǎn)歸納1.功是過(guò)程量：功是過(guò)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(guò)程相聯(lián)系。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(guò)程相聯(lián)系。2.對(duì)公式對(duì)公式WFscos 的理解的理解(1)相關(guān)性：由公式相關(guān)性：由公式WFscos 可以看出力對(duì)物體做功，只與可以看出力對(duì)物體做功，只與F、s、有關(guān)，與物體有關(guān)，與物

7、體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及物體是否還受其他作用力等因素均無(wú)關(guān)。的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及物體是否還受其他作用力等因素均無(wú)關(guān)。(2)同時(shí)性：計(jì)算時(shí)應(yīng)注意同時(shí)性：計(jì)算時(shí)應(yīng)注意F與與s必須具有同時(shí)性，即必須具有同時(shí)性，即s必須是力必須是力F作用過(guò)程中物體發(fā)生作用過(guò)程中物體發(fā)生的位移。的位移。(3)同一性：同一個(gè)客觀運(yùn)動(dòng)，相對(duì)于不同的參考系，位移同一性：同一個(gè)客觀運(yùn)動(dòng)，相對(duì)于不同的參考系，位移s是不同的，在中學(xué)物理是不同的，在中學(xué)物理中約定，計(jì)算功都以地面為參考系，即中約定，計(jì)算功都以地面為參考系，即s應(yīng)理解為應(yīng)理解為“受力質(zhì)點(diǎn)的對(duì)地位移。受力質(zhì)點(diǎn)的對(duì)地位移。(4)適用性：明確公式適用性：明確公式WFscos 適用于計(jì)算恒力做

8、功，假設(shè)是變力做功，此公式適用于計(jì)算恒力做功，假設(shè)是變力做功，此公式不再適用。不再適用。3.正功與負(fù)功正功與負(fù)功(1)功是標(biāo)量，只有正、負(fù)，沒(méi)有方向，功的正負(fù)不表示大小。功是標(biāo)量，只有正、負(fù)，沒(méi)有方向，功的正負(fù)不表示大小。(2)正功、負(fù)功的物理意義正功、負(fù)功的物理意義動(dòng)力學(xué)角度動(dòng)力學(xué)角度能量角度能量角度正功正功表示這個(gè)力對(duì)物體來(lái)說(shuō)是動(dòng)力表示這個(gè)力對(duì)物體來(lái)說(shuō)是動(dòng)力力對(duì)物體做正功，使物體獲得能量力對(duì)物體做正功，使物體獲得能量負(fù)功負(fù)功表示這個(gè)力是阻力，對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)起表示這個(gè)力是阻力，對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)起阻礙作用阻礙作用物體克服外力做功，使物體失去能物體克服外力做功，使物體失去能量量(3)一個(gè)力對(duì)物體做負(fù)功

9、，往往說(shuō)成物體抑制這個(gè)力做功。一個(gè)力對(duì)物體做負(fù)功，往往說(shuō)成物體抑制這個(gè)力做功。精典例如精典例如例例1 如圖如圖3所示，物體在力的作用下在水平面上發(fā)生一段位移所示，物體在力的作用下在水平面上發(fā)生一段位移s，試分別計(jì)算這四種情，試分別計(jì)算這四種情況下力況下力F對(duì)物體所做的功。設(shè)在這四種情況下力對(duì)物體所做的功。設(shè)在這四種情況下力F和位移和位移s的大小都一樣：的大小都一樣：F10 N，s1 m，角，角的大小如下圖，分別說(shuō)明每種情況下力的大小如下圖，分別說(shuō)明每種情況下力F做功的正負(fù)，并求出功。做功的正負(fù)，并求出功。圖圖3(3)根據(jù)速率增大還是減小判斷：假設(shè)在力作用下速率增大，此力做正功，反之根據(jù)速率增大

10、還是減小判斷：假設(shè)在力作用下速率增大，此力做正功，反之做負(fù)功，此方法一般應(yīng)用于力的方向不明確的變速運(yùn)動(dòng)。做負(fù)功，此方法一般應(yīng)用于力的方向不明確的變速運(yùn)動(dòng)。針對(duì)訓(xùn)練針對(duì)訓(xùn)練1 一人乘電梯從一人乘電梯從1樓到樓到20樓，在此過(guò)程中經(jīng)歷了先加速、后勻速、再減速的樓，在此過(guò)程中經(jīng)歷了先加速、后勻速、再減速的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，那么電梯支持力對(duì)人做功情況是運(yùn)動(dòng)過(guò)程，那么電梯支持力對(duì)人做功情況是()A.加速時(shí)做正功，勻速時(shí)不做功，減速時(shí)做負(fù)功加速時(shí)做正功，勻速時(shí)不做功，減速時(shí)做負(fù)功B.加速時(shí)做正功，勻速和減速時(shí)做負(fù)功加速時(shí)做正功，勻速和減速時(shí)做負(fù)功C.加速和勻速時(shí)做正功，減速時(shí)做負(fù)功加速和勻速時(shí)做正功，減速時(shí)做負(fù)功

11、D.始終做正功始終做正功解析要判斷功的正負(fù)，可根據(jù)公式解析要判斷功的正負(fù)，可根據(jù)公式WFscos 中力和位移的夾角中力和位移的夾角來(lái)判斷。在加來(lái)判斷。在加速、勻速、減速的過(guò)程中，支持力與人的位移方向始終一樣，所以支持力始終對(duì)人速、勻速、減速的過(guò)程中，支持力與人的位移方向始終一樣，所以支持力始終對(duì)人做正功，故做正功，故D正確。正確。答案答案D總功的兩種求解思路總功的兩種求解思路要點(diǎn)歸納要點(diǎn)歸納(1)先確定物體所受的合力，再根據(jù)公式先確定物體所受的合力，再根據(jù)公式W合合F合合scos 求解合力的功。該方法適用于求解合力的功。該方法適用于物體的合力不變的情況，常見(jiàn)的是發(fā)生位移物體的合力不變的情況，常

12、見(jiàn)的是發(fā)生位移s過(guò)程中，物體所受的各力均沒(méi)有發(fā)生變化。過(guò)程中，物體所受的各力均沒(méi)有發(fā)生變化。求解流程：求解流程：(2)先根據(jù)先根據(jù)WFscos ，求出每個(gè)分力做的功，求出每個(gè)分力做的功W1、W2Wn，再根據(jù)，再根據(jù)W總總W1W2Wn，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。，求解合力的功，即合力做的功等于各個(gè)分力做功的代數(shù)和。該方法的適用范圍更廣，求解流程：該方法的適用范圍更廣，求解流程：精典例如精典例如例例2 如圖如圖4所示，質(zhì)量為所示，質(zhì)量為m2 kg的物體靜止在水平地面上，受到與水平地面夾角為的物體靜止在水平地面上，受到與水平地面夾角為37、大小、大小F10 N的拉力作用，物

13、體移動(dòng)了的拉力作用，物體移動(dòng)了s2 m，物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)，物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.3，sin 37 0.6，cos 370.8，g取取10 m/s2。求：。求：圖圖4(1)拉力拉力F所做的功所做的功W1；(2)摩擦力摩擦力f所做的功所做的功W2；(3)重力重力G所做的功所做的功W3；(4)彈力彈力N所做的功所做的功W4；(5)各力所做的總功各力所做的總功W。解析解析(1)對(duì)物體進(jìn)展受力分析，如下圖。對(duì)物體進(jìn)展受力分析，如下圖。W1Fscos 1020.8 J16 J(2)NGFsin 20 N100.6 N14 NfN0.314 N4.2 NW2f scos 1804.22 J8.

14、4 J(3)W3Gscos 900(4)W4Nscos 900(5)WW1W2W3W47.6 J也可由合力求總功也可由合力求總功F合合Fcos f100.8 N4.2 N3.8 NF合與合與s方向一樣，所以方向一樣，所以WF合合s3.82J7.6J答案答案(1)16 J(2)8.4 J(3)0(4)0(5)7.6 J計(jì)算總功的一般步驟和方法計(jì)算總功的一般步驟和方法1.對(duì)物體進(jìn)展正確的受力分析，明確物體受到哪幾個(gè)力作用，以及每個(gè)力的大小對(duì)物體進(jìn)展正確的受力分析，明確物體受到哪幾個(gè)力作用，以及每個(gè)力的大小和方向。和方向。2.分析每一個(gè)力作用過(guò)程中所對(duì)應(yīng)的位移，根據(jù)功的定義式分析每一個(gè)力作用過(guò)程中所對(duì)應(yīng)的位移，根據(jù)功的定義式WFscos ，求出每，求出每一個(gè)力所做的功。一個(gè)力所做的功。3.將各個(gè)力所做的功進(jìn)展代數(shù)求和，即可計(jì)算出總功。將各個(gè)力所做的功進(jìn)展代數(shù)求和，即可計(jì)算出總功。4.假設(shè)各個(gè)力是同時(shí)作用在物體上，也可先求出各個(gè)力的合力，再根據(jù)功的定義假設(shè)各個(gè)力是同時(shí)作用在物體上，也可先求出各個(gè)力的合力，再根據(jù)功的定義式求出合力所做的總功。式求出合力所做的總功。針對(duì)訓(xùn)練針對(duì)訓(xùn)練2 一物體置于光滑水平面上，受互相垂直的水平力一物體置于光滑水平面上，受互相垂直的水平力F1、F2作用，如圖作用，如圖5所示，所示，經(jīng)一段位移后，