物理人教版必修2：第七章2.功.ppt
2功,1如果一个物体受到_的作用，并且物体在_发生了一段_，就说这个力对物体做了机械功，简称功2功的计算公式是 W_，即力对物体做的功等于力的大小、位移的大小以及力和位移夹角的_的乘积3功的正负：功是标量，只有_，没有_，但有正负正功表示力对物体做动力功，负功表示力对物体做_功(往往说成是物体克服这个力做功),力,力的方向上,位移,Flcos,阻力,余弦,大小,方向,4下列关于力做功的说法中，正确的是(,),A人用 300 N 的力将足球踢出，球在空中飞行了 40 m，,则人对足球做功 1 200 J,B,B人用力推物体，但物体未被推动，人对物体做功为零C物体竖直上升时，重力不做功D只有恒力才能做功，变力不能做功解析：人用 300 N 的力将足球踢出，在力的方向上发生的位移不是 40 m，故人对足球做的功不是 1 200 J，A 错；力做功的条件是在力的方向上发生位移，B 对；物体上升时，受到重力，且在重力的方向上发生了位移，重力做负功，C 错；恒力和变力均可做功，D 错,5起重机竖直吊起质量为 m 的重物，上升的加速度是 a，,上升的高度是 h，则起重机对货物所做的功是(,),C,AmghBmahCm(ga)hDm(ga)h解析：由重物上升的加速度为 a 可知，起重机对货物的作用力大小为 m(ga)，方向向上，位移为 h，方向也向上，故起重机对货物做的功为 m(ga)h，C 正确,知识点1,做功的判断,根据做功的条件，有时候即使使出了力气，即使让物体运动了，也未必对物体做了功，如图721 所示的是果农挑荔枝的情景 图 721,讨论：,有,相同,有,没有,垂直,没有,(1)果农从地面挑起荔枝的过程中，对扁担_做功，因为这段时间内他挑担子的力和担子位移的方向_(2)当果农挑着荔枝筐行走时(不考虑担子重心的上下移动)，他对扁担_作用力，对扁担_做功，因为此时果农肩膀对扁担的支持力与位移方向_，在力的方向上_位移,1做功的两个条件(缺一不可)：(1)力的作用,(2)在力的方向上发生了位移2不做功的特殊情况：,(1)有力但无位移，如推箱子但没有把箱子推动,(2)无力但有位移，如匀速直线运动，所受合外力为零，虽,发生了位移但也不做功,(3)有力有位移，但位移与力垂直，如匀速圆周运动，合外,力与速度时刻垂直，合外力也不做功,【例1】关于力对物体的做功情况，下列说法中不正确的,是(,),A物体做自由落体运动时，重力对物体一定做功B行星绕太阳在圆轨道上运行时，引力对物体不做功C沿斜坡向上加速行驶的汽车，牵引力一定做功D细绳的一端固定，另一端拴一小球，使小球在竖直平面内做匀速圆周运动，绳的拉力有做功,解析：根据力对物体做功的两个条件，即力和在力的方向上发生位移可知，物体做自由落体运动时，重力方向和物体的位移方向相同，重力对物体有做功；行星绕太阳在圆轨道上运行时，引力和物体的速度方向时刻垂直，故引力不做功；沿斜坡向上加速行驶的汽车，牵引力方向与位移方向相同，做正功；绳的拉力方向与小球的运动方向时刻垂直，不做功,答案：D,【触类旁通】1如图 722 所示，小物块位于光滑的斜面上，斜面位于光滑的水平地面上从地面上看，在小物块沿斜面下滑的过,),程中，斜面对小物块的作用力(A垂直于接触面，做功为零,图 722,B垂直于接触面，做功不为零C不垂直于接触面，做功为零D不垂直于接触面，做功不为零解析：滑块在往下滑动的过程中，斜面也会向右运动，斜面对滑块的作用力垂直于接触面，但滑块下滑的位移不与斜面平行，即不与作用力垂直，则做功不为零故答案 B 正确,B,知识点2,功的理解和计算,伏尔加河上的纤夫是俄国著名现实主义画家列宾的代表作，描述的是纤夫们拉着船前行的情景，如图723 所示图 723,讨论：,做功,沿位移,垂直于位移,沿位移,(1)纤夫拉船的力的方向与船前进的方向往往不在同一条直线，而是有一定的夹角不在同一方向时，拉力对船_(填“做功”或“不做功”)(2)根据力的合成与分解，可以把纤夫拉船的力分解成_方向的力和_方向的力，再用_方向的分力乘位移求解拉力做的功,1做功的理解：,(1)位移l：在公式WFlcos 中，l 必须是力 F的作用点的,位移,(2)合力功、分力功：每个作用在物体上的力都可能会做功，合力会，分力也会，因此计算功时，应明确是合力功还是某个分力的功,(3)正功：不表示功的方向(功没有方向)，表示力 F 是物体,运动的动力，它使物体的运动加强,(4)负功：不表示功的方向，表示力 F 是物体运动的阻力，,它使物体的运动减弱,(5)力对物体运动的改变：只要合外力 F 不为零，物体的运动状态都会改变，当 F 与作用点的位移 l 垂直时，F 做功为零,2合外力做功的计算：,(1)合外力做的功等于各个分力所做的功的代数和：WW1W2Wn；,(2)用分力计算合外力总功时，应当注意不要重复计算，即在计算时要把握住哪些是分力，哪些不是分力合外力和其分力，有着共同作用的物体和作用点,3变力做功的计算：(1)平均力法：当力的方向不变，大小与位移成线性(一次函,数)关系时，可利用此方法求解，即 W,F1F22,lcos.,(2)图象法：变力做功中，可用 Fl 图象所包围的面积表示力对物体做的功，如图 724 中阴影部分的面积图 724,(3)微元法(分段法)：把物体的运动过程分为若干个小段，这样每小段都可看做直线，先求每小段上的功，再全部相加即可,(4)化变为恒法(等效替换法)：有时候表面看起来是变力做,功，但是经过适当变换可以转换成恒力做功,图 725,如图 725 所示，一辆拖车通过光滑的定滑轮将一物体G 匀速提升，要求拖车从 A 点水平移动到 B 点时对物体所做的功拖车对绳子的拉力为变力，但由于物体匀速上升，所以可认为拖车对物体所做的功等于绳子对物体所做的功，且 FG，作用点的有效位移为绳长 OA 与 OB 之差，这样变力做功问题就转化成了恒力做功问题,【例2】如图 726 所示，光滑的斜面 B 放在水平面上，,斜面底端有一重 G2 N 的金属块 A，斜面高 h15,cm，,倾角60，用一水平力 F 推 A，在将 A 推到顶端的过程中，A、B 都做匀速运动，且 B 运动的距离 L30 cm，求：(1)此过程中力 F 所做的功；(2)金属块克服斜面支持力所做的功 图 726,图727,图728故作用点在支持力的方向上的位移 sODh,【触类旁通】2一物体在相互垂直的两个共点力 F1、F2 作用下运动，运动过程中 F1 对物体做的功为 3 J，F2 对物体做的功为 4 J，则,F1 与 F2 的合力对物体做的功为(,),C,A1 JC7 J,B5 JD无法计算,解析：合力对物体做的功等于各个分力对物体所做的功之和,3如图 729 所示，竖直向上的恒力 F 通过滑轮将物体,提升了 h，求力 F 做的功,图 729,知识点3,功的正负,如图7210 所示，小明用各种角度的推力去推箱子：箱子被推力推着向右运动；箱子向左运动，小明用推力逐渐阻止箱子运动图 7210,讨论：,正,负,(1)图7211中，当时，cos0，力F和位移l的,1功是标量，不能说“正功与负功相反”，也不能说“正功大于负功”，它们仅表示是动力做功还是阻力做功,2,方向垂直，力 F 不做功，W0.,图 7211,图 7212,图 7213,2一个力对物体做负功，往往说成“物体克服这个力做功”如刹车时摩擦力对汽车做负功，意味着汽车克服摩擦力做功；重力对竖直上抛的物体做负功，意味着物体克服重力做功计算物体克服某个力所做的功时，其值要取绝对值,【例3】一人乘电梯从 1 楼到 30 楼，在此过程中经历了先加速、后匀速、再减速的运动过程，则电梯支持力对人做功的,情况是(,),A.加速时做正功，匀速时不做功，减速时做负功B.加速时做正功，匀速和减速时做负功C.加速和匀速时做正功，减速时做负功D.始终做正功,答案：D,【触类旁通】4(双选)如图 7214 所示，质量为 m 的木块放在倾角,为的斜面上与斜面一起水平向左匀速运动，则木块(,),A对斜面的压力大小为 mgcos,AC,B所受的支持力对木块不做功C.所受的摩擦力对木块做负功D所受的摩擦力方向可能沿斜面向下,图 7214,5物体在合外力作用下做直线运动的 vt 图象如图 72,15 所示下列表说法正确的是(,),A,A在 01 s 内，合外力做正功B在 02 s 内，合外力总是做负功C在 12 s 内，合外力不做功D在 03 s 内，合外力总是做正功,图 7215,做功的判断1确定力：,判断做功时，应首先确定要判断哪个力做的功,2一个力 F 做的功只与两个因素有关，与其他因素无关(1)这个力 F 的大小与被作用物体的质量、所受的其他力及所处的环境等无关,(2)F 的作用点在 F 的方向上的位移 llcos.,【例4】用水平恒力 F 作用于质量为 M 的物体上，使之在光滑水平面上沿 F 的方向移动距离 l，此时 F 做功为 W1；若再用该恒力 F 作用于质量为 m(mM)的物体上，使之在粗糙的水平面上也沿 F 移动距离 l，则这时 F 做功为 W2.两次过程中恒力,),F 做功的大小关系为(AW1W2CW1W2,BW1W2D无法确定,错因：因为移动的距离相同，作用的物体越重，需要做的功越多，因此 W1W2.这种错觉的产生来源于生活经验：移动越重的物体要花费越大的精力，做更多的功(这种情况下作用力F已经不相同了),正解：两物体所受的力均为恒力且相等，在力的方向上发,生相同的位移，由 WFlcos 可知 W1W2.,答案：C,【触类旁通】6(2011 年惠阳高级中学期末)分别在光滑水平面、粗糙水平面和粗糙斜面上推同一物体，如图 7216 甲、乙、丙所示如果图示中的推力 F 大小相等，在物体发生大小相等的位移时，推,力对物体所做的功(,),图 7216,A在光滑水平面上较大C在粗糙斜面上较大,B在粗糙水平面上较大D相等,D,摩擦力做功、相互作用力做功,1摩擦力做功的特点：摩擦力可以做正功，也可以做负功，,还可以不做功,(1)静摩擦力做功举例：,当物体在倾斜的传送带上随传送带一起向上运动时，静摩,擦力做正功；,若随传送带向下运动，则静摩擦力做负功；,在粗糙的水平圆盘上，物体随圆盘做圆周运动时，静摩擦,力提供向心力，不做功,(2)滑动摩擦力做功举例：,如图 7217 所示，将物体轻轻放在运动的传送带上时，,滑动摩擦力做正功；,当传送带不动，物体冲上传送带时，滑动摩擦力做负功；当物体在地面上滑动，地面受到的摩擦力不做功,图 7217,2作用力与反作用力做功：,(1)作用力与反作用力的特点：大小相等、方向相反、在同,一直线上，但作用在不同物体上,(2)运动特点：作用力、反作用力作用下的物体可能向相反方向运动，也可能向同一方向运动，也可能一个运动而另一个静止，还可能两个物体都静止,(3)由 WFlcos 可以判断，作用力的功与反作用力的功，没有必然的关系，即不一定一正一负、不一定大小相等,【例5】关于摩擦力做功，以下说法正确的是(,),A.滑动摩擦力总是做负功B.滑动摩擦力一定做功C.静摩擦力对物体一定不做功D.静摩擦力对物体可以做正功，也可以做负功错因：误认为滑动摩擦力阻碍相对运动，所以总是做负功，错选 A.误认为受滑动摩擦力的物体一定运动，所以滑动摩擦力一定做功，错选 B.误认为物体受静摩擦力，力的作用点不移动，所以静摩擦力对物体一定不做功，错选 C.,正解：摩擦力是阻碍物体的相对运动或相对运动趋势，而不是阻碍运动摩擦力可以为动力，也可以为阻力，摩擦力方向还可以与运动方向相垂直，所以摩擦力做功的各种可能情况都有，要判断力是否做功和做功的正负，要看力与位移的夹角,答案：D,
