高中物理-功教案資料

1、高中物理高中物理-功功2、做功的兩個(gè)必要因素、做功的兩個(gè)必要因素（1）作用在物體上的）作用在物體上的力力（2）物體在力的方向上發(fā)生一段）物體在力的方向上發(fā)生一段位移位移一、功的概念一、功的概念1、功的定義：物體受到、功的定義：物體受到力力的作用，并沿力的方向發(fā)生一的作用，并沿力的方向發(fā)生一段段位移位移，則，則該力該力對(duì)物體做了功對(duì)物體做了功WFl判斷:有無做功紋絲紋絲不動(dòng)不動(dòng)!勻速勻速真辛真辛苦苦(1)如果力的方向與物體的運(yùn)動(dòng)方向如果力的方向與物體的運(yùn)動(dòng)方向一致，應(yīng)如何計(jì)算這個(gè)力的功？一致，應(yīng)如何計(jì)算這個(gè)力的功？W=FllF支支F支支l(2)如果力的方向與物體的運(yùn)動(dòng)方向如果力的方向與物體的運(yùn)動(dòng)

2、方向垂直，應(yīng)如何計(jì)算這個(gè)力的功？垂直，應(yīng)如何計(jì)算這個(gè)力的功？F不做功不做功 即即 W=0如果力的方向與物體的運(yùn)動(dòng)方向成如果力的方向與物體的運(yùn)動(dòng)方向成某一角度，應(yīng)如何計(jì)算這個(gè)力的功？某一角度，應(yīng)如何計(jì)算這個(gè)力的功？FFlF和和l都是矢量都是矢量矢量的合成和分解？矢量的合成和分解？FFl（1 1） 把把F F分解到位移方向上分解到位移方向上FF2F1l分析：分析：根據(jù)力的根據(jù)力的等效性等效性原理原理,可以可以把計(jì)算把計(jì)算F做功做功的問題轉(zhuǎn)化為的問題轉(zhuǎn)化為分別求分別求F1和和F2做功做功的問題的問題W1= F1l= F COSlW2 = 0W = W1 + W2lFWcosFFl（2）. 把把l分解

3、到力方向上分解到力方向上Fll2l1W=Wl1+Wl2WF =Fl1+0而而 l1=lcoscosFlW 3、功的計(jì)算公式、功的計(jì)算公式注意：注意：做功只做功只與與F F、l l 、三者有關(guān)三者有關(guān)與物體運(yùn)動(dòng)形式無關(guān)。與物體運(yùn)動(dòng)形式無關(guān)。計(jì)算功時(shí)，一定要明確是計(jì)算計(jì)算功時(shí)，一定要明確是計(jì)算哪哪個(gè)力在個(gè)力在哪哪一段位移一段位移上對(duì)上對(duì)哪哪個(gè)物體所做的功，不能張冠李戴。個(gè)物體所做的功，不能張冠李戴。F、l之間的夾角（之間的夾角（0 0180180） 4 .功的功的國際單位國際單位：焦耳：焦耳(J) 1焦耳的焦耳的意義意義1J等于等于1N的力讓物體在力的方向的力讓物體在力的方向上發(fā)生上發(fā)生1m的位移

4、時(shí)所做的功。的位移時(shí)所做的功。下列圖中，各力做功會(huì)怎樣？下列圖中，各力做功會(huì)怎樣？二、二、 正功和負(fù)功正功和負(fù)功其中其中F=100N ，L=1m ，cos150 =-cos30W=Flcos(180-) =86.6JW=Flcos(180-) =-86.6JW=Flcos =86.6J功是功是標(biāo)量標(biāo)量，但有正負(fù)之分但有正負(fù)之分所謂正功負(fù)功，是反映力對(duì)物體發(fā)生位移的作用效果。所謂正功負(fù)功，是反映力對(duì)物體發(fā)生位移的作用效果。 若為若為正功正功，表明該力，表明該力促進(jìn)促進(jìn)了物體的運(yùn)動(dòng)，動(dòng)力做功；了物體的運(yùn)動(dòng)，動(dòng)力做功； 若為若為負(fù)功負(fù)功，表明力，表明力阻礙阻礙物體的運(yùn)動(dòng)，阻力做功。物體的運(yùn)動(dòng)，阻力做

5、功。lllWF l cos0 時(shí)，時(shí)，cos0，W0表示力對(duì)物體做正功表示力對(duì)物體做正功2= 時(shí)，時(shí)，cos=0，W =0表示力對(duì)物體不做功表示力對(duì)物體不做功2 時(shí)，時(shí)，cos0，W0表示力對(duì)物體做負(fù)功表示力對(duì)物體做負(fù)功2某力對(duì)物體做負(fù)功，往往說成某力對(duì)物體做負(fù)功，往往說成“物體克服某力做功物體克服某力做功”（取絕對(duì)值），兩種說法的意義是等同的。（取絕對(duì)值），兩種說法的意義是等同的。 在斜面上由靜止開始下滑的物體（所有接在斜面上由靜止開始下滑的物體（所有接觸面都光滑）物體受到的各力是否做功？做正觸面都光滑）物體受到的各力是否做功？做正功還是做負(fù)功？功還是做負(fù)功？ SFNmg三、外力的總功三、外

6、力的總功 當(dāng)物體在幾個(gè)力的共同作用下發(fā)生一段位當(dāng)物體在幾個(gè)力的共同作用下發(fā)生一段位移移l時(shí)，這幾個(gè)力對(duì)物體做的總功，等于各分時(shí)，這幾個(gè)力對(duì)物體做的總功，等于各分力分別對(duì)物體所做功的代數(shù)和，也等于這幾力分別對(duì)物體所做功的代數(shù)和，也等于這幾個(gè)力的合力對(duì)物體所做的功。個(gè)力的合力對(duì)物體所做的功。W總總=W1+W2+W3+Wn注意：各力必須對(duì)應(yīng)同一段位移注意：各力必須對(duì)應(yīng)同一段位移（1 1）合力的功等于各分力所做功的代數(shù)和，即）合力的功等于各分力所做功的代數(shù)和，即（2 2）先求出合力，然后求總功，表達(dá)式為）先求出合力，然后求總功，表達(dá)式為W總總 =F合合l cos （ 為合力與位移方向的夾角）為合力與位

7、移方向的夾角）v0m問題一：滑動(dòng)摩擦力一定做負(fù)功嗎問題一：滑動(dòng)摩擦力一定做負(fù)功嗎? ?SMSmv0m滑動(dòng)摩擦力滑動(dòng)摩擦力f f對(duì)對(duì)m m做負(fù)功做負(fù)功 W1=- f Sm滑動(dòng)摩擦力滑動(dòng)摩擦力f f對(duì)做正功對(duì)做正功 W W2 2= f S= f SM M一對(duì)滑動(dòng)摩擦力對(duì)兩個(gè)物體作功之和必定一對(duì)滑動(dòng)摩擦力對(duì)兩個(gè)物體作功之和必定為負(fù)功為負(fù)功-系統(tǒng)摩擦力做功系統(tǒng)摩擦力做功 四、摩擦力做功情況討論四、摩擦力做功情況討論FA A和和B B相對(duì)靜止相對(duì)靜止, ,一起加一起加速運(yùn)動(dòng)速運(yùn)動(dòng)靜摩擦力對(duì)靜摩擦力對(duì)A A做負(fù)功做負(fù)功L靜摩擦力對(duì)做正功靜摩擦力對(duì)做正功L一對(duì)靜摩擦力對(duì)兩個(gè)物體作功之和必定為零一對(duì)靜摩擦力對(duì)

8、兩個(gè)物體作功之和必定為零每一小段，就可利用公式每一小段，就可利用公式W=FccosW=Fccos計(jì)算功。再把計(jì)算功。再把所有的功都加起來，就是變力整個(gè)過程所做的功。所有的功都加起來，就是變力整個(gè)過程所做的功。五五. .變力做功變力做功每小段都足夠小每小段都足夠小直線直線經(jīng)過時(shí)間足夠短經(jīng)過時(shí)間足夠短恒力恒力處理：處理：1.1.微積分初步方法微積分初步方法1 12 2F F. . . . .1 12 23 34 4【例例】質(zhì)量為質(zhì)量為40kg40kg的物體，在一個(gè)水平力的作用下，沿的物體，在一個(gè)水平力的作用下，沿直徑為直徑為40m40m的水平圓形軌道勻速運(yùn)動(dòng)一周，若物體與軌的水平圓形軌道勻速運(yùn)動(dòng)一

9、周，若物體與軌道間動(dòng)摩擦因數(shù)為道間動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5, 0.5, 求水平外力在此過中做功多少？求水平外力在此過中做功多少？解：解：在圓周上取一小段在圓周上取一小段L L1 1，物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)外力等于摩擦力外力等于摩擦力 F=mg=200NF=mg=200N外力做功外力做功 W W1 1=F=FL L1 1總功總功 W=WW=W1 1+W+W2 2+ + +Wn=F( +Wn=F(L L1 1+ +L L2 2+ + + +Ln)Ln) =F2R =F2R =8 =810103 3 J J同理同理 W W2 2=F=FL2L2 2.2.平均力法：平均力法： 若變力大小隨位移是線性變化，且方向不變時(shí)，可將變力若變力大小隨位移是線性變化，且方向不變時(shí)，可將變力的平均值求出后用公式的平均值求出后用公式如彈簧的彈力做功就可以用此法計(jì)算如彈簧的彈力做功就可以用此法計(jì)算3.3.利用利用F-SF-S圖