功與功率（第01課時）（高中物理教學課件）完整版7

第08章機械能守恒定律任何人類活動都離不開能量。例如，現(xiàn)代化的生活離不開電廠供應的電能，許多現(xiàn)代交通離不開燃料燃燒釋放的化學能，核電站能夠利用原子核裂變時釋放的核能，人類生活需要攝入食物中的化學能，植物的生長依賴太陽能……在長期的科學實踐中，人們發(fā)現(xiàn)不同形式的能量可以互相轉(zhuǎn)化，并且能量的轉(zhuǎn)化與功的概念緊密相連。這是因為，如果在一個過程中存在做功的現(xiàn)象，就必然存在能量變化的現(xiàn)象，功的計算能夠為能量的定量表達及能量的變化提供分析的基礎。問題：人推箱子，箱子沒動，人對箱子做功嗎？答：不做功，因為沒有位移問題：叉車在水平方向上勻速前進時，叉車對木箱做功嗎？答：不做功，因為力與位移垂直。問題：那怎樣才能做功呢？01.1功圖片區(qū)問題：初中對功是怎么定義的？答：如果一個力作用在物體上，物體在這個力的方向上移動了一段距離，物理學里就說這個力做了功。力與位移在一直線上如何求功W=Fx。那力與位移不在一直線如何求功方法一：把力F分解分解成平行于位移的分力F1與垂直于位移的分力F2，F(xiàn)2與位移垂直不做功，F(xiàn)1做的功為F1l，故功的表達式為W=Flcosα方法二：把位移l分解成平行于力F的分位移l1和垂直于力F的分位移l2，l2與力F垂直不做功，F(xiàn)做的功為Fl1，故功的表達式為W=Flcosαl1l21.定義：物體受到力的作用，并且在力的方向上發(fā)生一段位移，這個力就對物體做了功2.條件：①受到力的作用②力的方向上發(fā)生位移3.表達式：W=Flcosα(只適用于恒力做功)上式表明：力對物體所做的功，等于力的大小、位移的大小、力與位移夾角的余弦這三者的乘積。4.單位：焦耳，簡稱焦，符號是J。1J等于1N的力使物體在力的方向上發(fā)生1m位移的過程中所做的功，所以：1J=1N·m5.物理意義：功是能轉(zhuǎn)化的量度6.功是過程量：講功必須明確哪個力對哪個物體在哪個過程做的功7.功是標量：有正負，有大小，但沒有方向一.功注意：①某個力的功只與F、l、α三者有關，與物體是否受其它力、其它力是否做功和運動形式（勻速或變速）無關，即力對物體做功具有獨立性。上題中光滑或粗糙，勻速或變速，力F做的功都是一樣的。一.功求圖中物體在F的作用下沿水平面移動x位移力F所做的功。注意：②在功的表達式里l是力的作用點的對地位移一.功求圖中物體在F的作用下沿水平面移動x位移力F所做的功。注意：②在功的表達式里l是力的作用點的對地位移一.功1.當α=π/2時，cosα=0，W=0，不做功說明物體與外界沒有能量交換2.當0≤α<π/2時，cosα>0，W>0，做正功說明外界把能量傳遞給物體3.當π/2<α≤π時，cosα<0，W<0，做負功說明物體把能量傳遞給外界注意：①功在比較大小時只看絕對值，-5J比3J功多，代表能量轉(zhuǎn)化多。二.功的正負注意：②做負功時往往也說物體克服該力做功問題：質(zhì)量為2kg的物體豎直向上運動了5m，重力做了多少功？解：W=mg×h×cos1800=-100J答：重力做了100J負功，也可以說物體克服重力做了100J的功問題：求下圖幾種情況力F所做的功。二.功的正負1.功是標量，先求每個力的功，然后再代數(shù)和。W合=W1+W2+W3+……2.先求合力，再求合功W合=F合lcosαNGfx三.求合功例2.如圖所示，一個質(zhì)量為m木塊，放在傾角為α的斜面上，當斜面與木塊保持相對靜止，沿水平方向向左勻速移動距離L的過程中，作用在木塊上的各個力分別做功多少？合力做功又是多少？解：受力分析如圖支持力做的功WN=NLcos(900-α)=mgLsinαcosα靜摩擦力做的功Wf=fLcos(1800-α)=-mgLsinαcosα重力做的功WG=mgLcos900=0合力做的功W合=WN＋Wf＋WG=0NGfLW=Flcosα只適用于恒力做功，變力做功又怎么求1.大小不變方向變用大小不變的水平拉力拉著物塊沿半徑為R的水平圓軌道運動一周，如圖所示，已知該力始終沿切線方向，求此過程中力F做的功。微元法：把圓周分成很多小段，每一段都可看成直線，F(xiàn)可以當成恒力，累積一圈：W=F△l1+F△l2+F△l3+……=F×2πR=2πRF總結(jié)：W=Fs路程FFFR四.求變力做功人的心臟每跳動一次大約輸送80ml血液，正常人的血壓（可看作輸送血液的壓強）的平均值為1.5×104Pa，則心臟每次跳動做多少功？四.求變力做功2.方向不變大小變?nèi)鐖D所示，地面上有一根長為L質(zhì)量為m的鐵鏈條，質(zhì)量均勻分布，不計粗細，現(xiàn)用手抓著鐵鏈條的一端緩慢往上提，直到另一端也即將離地時，拉力做了多少功？方法一：由于拉力是均勻變化的，用平均作用力求功，故：方法二：畫FL圖像，面積代表功：四.求變力做功3.大小方向都變化一質(zhì)量為m的小物塊從粗糙的1/4圓弧A點靜止釋放，到達B點時速度為v，如圖所示，求該過程中摩擦力所做的功是多少？利用動能定理：四.求變力做功3.大小方向都變化*拓展資料：如圖所示，一可視為質(zhì)點的小物塊在半球形的碗內(nèi)以一定的初速度在與圓心等高處A自由下滑，恰能到達另一側(cè)C點，碗與小球的動摩擦系數(shù)處處相同，試判斷小球從A到B克服摩擦力做的功W1、以及B到C克服摩擦力做功W2的大小關系。解析：微元法左右兩側(cè)等高位置分析右側(cè)速度大所需向心力大N大f大經(jīng)過同樣?x位移克服摩擦力做功多累加起來W1>W2四.求變力做功ABCθfNmg4.轉(zhuǎn)換法如圖，人用恒力F通過光滑的定滑輪把靜止在水平面上的物體（可視為質(zhì)點）從位置A拉到位置B。已知物體質(zhì)量為m，定滑輪離水平地面高度為h，物體在水平位置A、B時，繩與水平方向的夾角分別為α、β。繩重及一切摩擦不計，求繩的拉力對物體做的功?；兞楹懔λ?求變力做功小明坐大統(tǒng)華的電梯勻速上升摩擦力做什么功？勻速下降呢？轉(zhuǎn)盤上的物體隨轉(zhuǎn)盤一起做勻速圓周運動，摩擦力做什么功？1.摩擦力可以做正功，負功，不做功如圖所示：兩物塊疊放在一起在F的作用下相對靜止從A運動到B，他們之間的兩個摩擦力分別做了多少功？代數(shù)和為多少？（分勻速，加速，減速討論）若F作用在M上呢？2.一對靜摩擦力做的功代數(shù)和一定為零五.關于摩擦力做功如圖所示：兩物塊疊放在一起在F的作用下運動，M的位移是x，m在M上相對滑動了s，他們之間的兩個滑動摩擦力分別做了多少功？代數(shù)和為多少？3.一對滑動摩擦力做的功代數(shù)和一定是負的，且：Wf=-Q=-fs相，其中：Q=fs相在該過程中，摩擦力做了負功，機械能轉(zhuǎn)換成內(nèi)能，摩擦生熱實際上是滑動摩擦力才能生熱。ff’五.關于摩擦力做功例3.如圖所示水平地面上有三個底面相同、傾角分別為300、450、600的固定斜面，三個斜面與物體間的動摩擦因數(shù)相同，同一物體沿三個斜面從頂端開始由靜止下滑到底部的過程中，克服摩擦力做功最多的斜面是(

)A.傾角為30°的斜面B.傾角為45°的斜面C.傾角為60°的斜面D.一樣多注意：物體在斜面上滑動時摩擦力做功等價于物體在同樣粗糙的水平面上滑動相同水平位移摩擦力做的功。Dx)θ作用力與反作用力存在時可以：①都不做功（物體沿水平方向運動時的壓力與支持力）②都做正功（磁體，電荷間受到引力靠近，或者受到斥力遠離）③都做負功（磁體，電荷間受到引力但由于慣性在遠離，或者受到斥力但由于慣性在靠近）④一正一負（一對滑動摩擦力問題）