第七章 2.功.ppt

1、2功,一、功的概念,力的方向,功,1定義：物體受到力的作用，并沿_發(fā)生一段 位移，則該力對(duì)物體做了_ 2做功的兩個(gè)要素：_和物體在力的方向上發(fā)生的_,二、功的計(jì)算,力,位移,1功：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_的乘積,余弦,Flcos,2定義式：W_，式中 F 必須是恒力,3單位：_，簡(jiǎn)稱焦，符號(hào)為 J.,焦耳,4意義：1 J 等于 1 N 的力使物體在力的_上發(fā)生,1 m 的位移時(shí)所做的功.1 J1 Nm.,方向,三、功的正負(fù),大小,方向,阻力,1功是標(biāo)量，只有_，沒(méi)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,不做,2當(dāng)力與位移垂直，即時(shí)

2、，力對(duì)物體_功；當(dāng)力與位移成銳角，即時(shí)，力對(duì)物體做正功；當(dāng)力與位移成鈍角，即時(shí)，力對(duì)物體做負(fù)功,要點(diǎn)1,力做功的理解及計(jì)算,1做功的理解 (1)位移 l：在公式 WFlcos 中，l 必須是力 F 的作用點(diǎn) 的位移 (2)合力功、分力功：每個(gè)作用在物體上的力都會(huì)做功， 合力會(huì)，分力也會(huì)，因此計(jì)算功時(shí)，應(yīng)明確是合力功還是某 個(gè)分力的功 (3)正功：不表示功的方向，表示力 F 是物體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力， 它使物體的運(yùn)動(dòng)加強(qiáng),(4)負(fù)功：不表示功的方向，表示力 F 是物體運(yùn)動(dòng)的阻力，,它使物體的運(yùn)動(dòng)減弱,(5)力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的改變：只要合外力 F 和作用點(diǎn)的位移 l 不為零，力都會(huì)改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，當(dāng) F

3、與 l 垂直時(shí)，雖 然 F 做功為零，但會(huì)改變物體的運(yùn)動(dòng)方向,2合外力做功的計(jì)算,(1)合外力做的功等于各個(gè)分力做功的代數(shù)和 WW1W2Wn,Flcos F1lcos 1F2lcos 2Fnlcos n,(2)用分力計(jì)算合外力總功時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意不要重復(fù)計(jì)算， 即在計(jì)算時(shí)要把握住哪些是分力哪些不是分力合外力和其 分力，有著共同作用的物體和作用點(diǎn),3變力做功的計(jì)算 (1)平均力法：當(dāng)力的方向不變，大小與位移成線性(一,次函數(shù))關(guān)系時(shí)，可利用此方法求解，即 W,F1F2 2,lcos .,(2)圖象法：變力做功中，可用 Fl 圖象所包圍的面積 表示力對(duì)物體做的功，如圖 721 中的陰影部分面積 圖 7

4、21 (3)微元法(或分段法)：把物體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程分為若干個(gè)小 段，這樣每小段可看做直線，先求每小段上的功，再全部相 加即可,(4)化變?yōu)楹惴?等效替換法)：有時(shí)候表面看起來(lái)是變力 做功的，但是經(jīng)過(guò)適當(dāng)變換可以轉(zhuǎn)換成恒力做功 如圖 722 所示，一輛拖車通過(guò)光滑的定滑輪將一物 體 G 勻速提升，要求拖車從 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，所以可認(rèn) 為拖車對(duì)物體所做的功等于繩子 對(duì)物體所做的功，且 FG，作用 點(diǎn)的位移為繩長(zhǎng) OA 與 OB 之差， 這樣變力做功問(wèn)題就轉(zhuǎn)化成了恒,力做功問(wèn)題,圖 722,【例1】如圖 723 所示，斜面光滑的物體

5、 B 放在水平,面上，斜面底端有 G2 N 的金屬塊 A，斜面高 h15,cm，,傾角60，用一水平力 F 推 A，在將 A 推到頂端的過(guò)程中， A、B 都做勻速運(yùn)動(dòng)，且 B 運(yùn)動(dòng)的距離 L30 cm，求： (1)此過(guò)程中力 F 所做的功； (2)金屬塊克服斜面支持力所做的功 圖 723,功為 WFF(lL),解：(1)B 的底邊長(zhǎng)為lhcot ,h15 cm,物體在斜面方向上受力平衡，如圖724 所示，有 Gsin Fcos ,解得 F2,N,作用點(diǎn)在F 方向上，即水平方向上 通過(guò)的距離為lL(這個(gè)分析是關(guān)鍵，可 以避開(kāi)很多不必要的彎路)，所以 F 做的,J,圖724,圖 725,1一物體在

6、相互垂直的兩個(gè)共點(diǎn)力 F1、F2 作用下運(yùn)動(dòng)， 運(yùn)動(dòng)過(guò)程中 F1 對(duì)物體做功為 3 J，F(xiàn)2 對(duì)物體做功為 4 J，則,F1 與 F2 的合力對(duì)物體做功為(,),C,A1 J C7 J,B5 J D無(wú)法計(jì)算,解析：合力對(duì)物體做的功等于各個(gè)分力對(duì)物體所做功之 和,2如圖 726 所示，豎直向上的恒力 F 通過(guò)滑輪將,物體提升了 h，求力 F 做的功,圖 726,解：物體上升了h,因此力的作用點(diǎn)上升了2h 則WFF2h2Fh,所以 F 做的功為2Fh.,要點(diǎn)2,正功和負(fù)功,1功是標(biāo)量，不能說(shuō)“正功與負(fù)功相反”，也不能說(shuō) “正功大于負(fù)功”，它們僅表示是動(dòng)力做功還是阻力做功 和位移 l 的方向垂直時(shí)，

7、力 F 不做功 圖 727,對(duì)物體做正功,圖 728,圖 729,2一個(gè)力對(duì)物體做負(fù)功，往往說(shuō)成“物體克服這個(gè)力 做功”如剎車時(shí)摩擦力對(duì)汽車做負(fù)功，意味著汽車克服摩 擦力做功；重力對(duì)豎直上拋物體做負(fù)功，意味著物體克服重 力做功，計(jì)算物體克服某個(gè)力所做的功時(shí)，其值要取絕對(duì)值,【例2】一人乘電梯從 1 樓到 30 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，則電梯支持力對(duì)人做,功的情況是(,),A加速時(shí)做正功，勻速時(shí)不做功，減速時(shí)做負(fù)功 B.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 D.始終做正功,答案：D,3(雙選)如圖 7210 所示，質(zhì)量為 m 的木

8、塊放在傾,角為的斜面上與斜面一起水平向左勻速運(yùn)動(dòng)，木塊(,),A對(duì)斜面的壓力大小為 mgcos,AC,B所受的支持力對(duì)木塊不做功 C所受的摩擦力對(duì)木塊做負(fù)功 D所受的摩擦力方向可能沿斜面向下,圖 7210,4物體在合外力作用下做直線運(yùn)動(dòng)的 vt 圖象如圖,7211 所示下列表述正確的是(,),A,A在 01 s 內(nèi)，合外力做正功 B在 02 s 內(nèi)，合外力總是做負(fù)功 C在 12 s 內(nèi)，合外力不做功 D在 03 s 內(nèi)，合外力總是做正功,圖 7211,做功的理解和判斷,1確定力,判斷做功時(shí)，應(yīng)首先確定要判斷哪個(gè)力,2一個(gè)力 F 做的功只與兩個(gè)因素有關(guān)，與其他因素?zé)o關(guān) (1)這個(gè)力 F 的大小與

9、被作用物體的質(zhì)量、所受的其他力 及所處環(huán)境等無(wú)關(guān),(2)F 的作用點(diǎn)在 F 的方向上的位移 sscos.,【例3】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(mM)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( AW1W2 BW1W2 CW1W2 D無(wú)法確定,錯(cuò)因：因?yàn)橐苿?dòng)相同距離，作用物體越重，需要做的功 越多，有W1W2.產(chǎn)生這種錯(cuò)覺(jué)來(lái)源于生活經(jīng)驗(yàn)：移動(dòng)越重的 物體要花費(fèi)更大的精力，做更多的功(這種情況下作用力 F 已經(jīng)不相同了),

10、正解：兩物體所受的力均為恒力且相等，在力的方向上,發(fā)生相同的位移，由WFscos 可知W1W2.,答案：C,5(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 7212(a)、(b)、(c) 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,),D,位移的過(guò)程中，推力對(duì)物體所做的功( 圖7212,A在光滑水平面上較大 C在粗糙斜面上較大,B在粗糙水平面上較大 D相等,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)：摩擦力可以做正功，也可以做負(fù),功，還可以不做功,(1)靜摩擦力舉例,當(dāng)物體在傾斜的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；,

11、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 7213 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；,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,圖 7213,2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)：作用力、反作用力作用下的物體可能向相 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 WFscos可以判斷，作用力的功與反作用力的 功，沒(méi)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