物理必修二功习题课课件第二课时.ppt

《物理必修二功习题课课件第二课时.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物理必修二功习题课课件第二课时.ppt（44页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、功第二课时,一、功的概念,1.定义：物体受到力的作用，并在力方向上发生一段位移，就说力对物体做了功.,2.公式：W=Fscos，其中为F与s的夹角，F是力的大小，s一般是物体相对地面的位移，而不是相对于和它接触的物体的位移.,3.应用中的注意点,公式只适用于恒力做功,F和S是对应同一个物体的；,恒力做功多少只与、及二者夹角余弦有关，而与物体的加速度大小、速度大小、运动时间长短等都无关，即与物体的运动性质无关，同时与有无其它力做功也无关。,4.物理意义：功是能量转化的量度.,5.单位：焦耳(J)1J=1Nm.,6.功是标量，没有方向、但是有正负,正负表示能量转化的方向.表示物体是输入了能量还是输

2、出了能量.,当090时W0，力对物体做正功；,若物体做直线运动，由力和位移夹角来判断较方便。,当=90时W=0，力对物体不做功；,当90180时，W0，力对物体做负功或说成物体克服这个力做功.,若物体做曲线运动，利用力和速度的夹角来判断做。,时，力对物体做正功；,时，力对物体不做功。,时，力对物体做负功（或物体克服力做功）。,7.合力的功有两种方法：,（1）先求出合力，然后求总功，表达式为,（为合力与位移方向的夹角）,（2）合力的功等于各分力所做功的代数和，即,例1.重30N的物体在大小为20N、方向与地面成30角的拉力作用下沿光滑水平面前进3m，则合外力对物体做了 J的功.,练习1.在光滑的

3、水平面和粗糙的水平面上各放一质量不同的木块，在相同的拉力作用下，通过相同的位移，拉力对木块做的功()A.在光滑的水平面上较多B.在粗糙的水平面上较多C.一样多D.由小车运动所需的时间决定,C,例2、质量为m的物块放在光滑的水平面上,绳的一端固定，在绳的另一端经动滑轮用与水平方向成角、大小为F的力拉物块，如图示，将物块由A点拉至B点，前进S，求外力对物体所做的总功有多大？,解一：注意W=FS cos中的S应是力的作用点的位移,当物体向右移动s 时，力F的作用点既有水平位移S，又有沿绳向的位移S，合位移为S合，,S合=2S cos/2,W=F S合cos/2=FS(1+cos),解二：外力对物体所

4、做的总功等效于水平绳和斜绳上的两个力做功的代数和,W=FS+FS cos=FS（1+cos),练习2.如图所示，物体受到二 个水平恒力F1 和 F2相作用，F1和F2互垂直，物体沿光滑水平面从A点运动到B点的过程中，位移为S，AB连线与F1间的夹角为，则下面关于外力做的功的表达式一定正确的是：（）(A)(B)(F1+F2)S(C)F1Scos+F2Ssin(D)F1Ssin+F2Scos,用总功等于各力做功的代数和求之,C,二.变力做功,对于变力做功不能依定义式,直接求解，但可依物理规律通过技巧的转化间接求解。,1.可用（微元法）无限分小法来求,过程无限分小后，可认为每小段是恒力做功。,2.平

5、均力法：,若变力大小随位移是线性变化，且方向不变时，可将变力的平均值求出后用公式,计算。如弹簧的弹力做功就可以用此法计算。,3.利用图像，图线与坐标轴所包围的面积即是力做功的数值。,4.已知变力做功的平均功率，则功。,5.用动能定理进行求解：,由动能定理可知，将变力的功转换为物体动能的变化量，可将问题轻易解决。,6.用功能关系进行求解。,例3 一辆马车在力F=100N的作用下绕半径为50m的圆形轨道做匀速圆周运动，当车运动一周回到原位置时，车子克服阻力所做的功为多少？,解：,阻力的方向时刻在变，是变力做功的问题，不能直接由功的公式计算。,采用微元法解之，将圆分成很多很多小段，在这些小段中，力可

6、以看作恒力，于是,Wf=fs1 fs2 fs3 fs4 fs5=fs=Fs=1002R=3.14 104 J,W克=Wf=3.14 104 J,用平均力法.铁锤每次做功都用来克服铁钉阻力做的功，但摩擦阻力不是恒力，其大小与深度成正比，F=-f=kx，可用平均阻力来代替.如图(a),例4.用铁锤将一铁钉击入木块，设木块对铁钉的阻力与铁钉进入木块内的深度成正比.在铁锤击第一次时，能把铁钉击入木块内1cm，问击第二次时，能击入多少深度?(设铁锤每次做功相等),解一：,第二次击入深度为x1到x2，,两次做功相等：W1=W2.,解后有：x2 x1=1.41cm.,x=x2-x1=0.41cm.,解二：用

7、图像法,因为阻力F=kx,以F为纵坐标，F方向上的位移x为横坐标，作出F-x图像，如图(b)，,曲线下面积的值等于F对铁钉做的功.（示功图）,由于两次做功相等，故有：,S1=S2(面积)，即：,1/2 kx21=1/2 k(x2+x1)(x2-x1)，,解后有：x2 x1=1.41cm.,x=x2-x1=0.41cm.,三、各种力做功的特点,、重力做功特点,（1）重点做功与路径无关，只与物体的始末位置高度差有关,（2）重力做功的大小：W=mgh,（3）重力做功与重力势能的关系：,WG=Ep=E p1Ep2,此外，做功多少与路径无关的力还有：匀强电场中的电场力做功，液体的浮力做功等.,例5 两个

8、底面积都是S的圆桶，放在同一水平面上，桶内装水，水的密度为，两桶间有一细管连通，细管上装有阀门，阀门关闭时，两只桶内水面高度差为h，如图所示.现在把阀门打开，最后两桶水面高度相等，则在此过程中，重力做的功为.,练习3.挂在竖直墙上的画长1.8m，画面质量为100g，下面画轴质量为200g，今将它沿墙缓慢卷起，需做 J的功.(g取10m/s2),解：W=mg 1/2 h+Mgh=0.9+3.6=4.5 J,二.摩擦力做功的特点:,1.静摩擦力做功的特点,（1）静摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功。,（2）在静摩擦力做功的过程中，只有机械能的相互转移（静摩擦力起着传递机械能的作用），而没

9、有机械能转化为其他形式的能,（3）相互摩擦的系统内，一对静摩擦力所做功的代数和总为零。,1.AB两物体叠放在水平面上，保持相对静止一起向右做匀加速运动移动S，则摩擦力f1对A做功，f2对B做功。,W1=f S W2=-f S W1+W2=0,正,负,举例说明:,2.小木块置于旋转的水平转台上，随转台一起匀速转动，小木块受到的摩擦力对木块做功。,0,若小木块随转台一起加速转动而没有相对滑动，则小木块受到的摩擦力对木块做功。,正,3.AB两物体叠放在水平面上，A物体用线系在墙上，B 物体在力 F作用下向右运动，则f1对A做功，f2对B做功。,0,负,4.正在运动的水平传送带上轻轻放一个小木块，小木

10、块受到的摩擦力对小木块做 功。,开始物体在摩擦力的作用下做匀加速运 动，摩擦力对物体做正功。,达到速度v后，物体不受摩擦力，做匀速 运动，不做功.,5.AB两物体叠放在水平面上，A物体在力 F作用下在B物体上相对滑动，则f1对A做功，f2对B做功。,W1=-fS1,W2=fS2,W1+W2=f(S2-S1)=-f S,负,正,2.滑动摩擦力做功的特点：,(1）滑动摩擦力可以对物体做正功，也可以对物体做负功，当然也可以不做功。,(2）一对滑动摩擦力做功的过程中，能量的转化有两个方面：一是相互摩擦的物体之间机械能的转移；二是机械能转化为内能。,(3)一对滑动摩擦力的总功等于-fS,式中S指物体间的

11、相对位移,(4)转化为内能的量值等于滑动摩擦力与相对位移的乘积,即W=Q（即摩擦生热）.,(5）滑动摩擦力、空气摩擦阻力等，在曲线运动或往返运动时等于力和路程（不是位移）的乘积,例6.质量为M的长板放在光滑水平面上，一个质量为的滑块以速度v沿木板表面从A点滑到B点，在木板上前进了L，而木板在水平面上前进了s，如图，设滑块与木板间的动摩擦因数为求：,(1)摩擦力对滑块做的功；(2)摩擦力对木板做的功；(3)摩擦力做的总功；(4)上述过程中机械能转化为内能的大小.,图6-1-2,【解析】分别对滑块和木板进行受力分析，如图所示.f=mg，f=f 摩擦力对滑块做的功为:Wm=-f(s+L)=-mg(s

12、+L)，摩擦力对木板做的功为:WM=fs=mgs，摩擦力做的总功为:W=Wm+WM=-mgL，转化为内能的大小为:Q=-W=mgL,【解题回顾】摩擦力是阻力(对滑块)时，它所做的功是负功；摩擦力是动力(对木板)时，它所做的功是正功。我们还体会到摩擦力f和f虽然是一对作用力和反作用力，但它们做的功却不一定相等.,练习4.如图所示，在光滑水平面上放一木板，木板的左端放一物体，对物体施加一水平恒力F，将物体由静止开始从木板右端拉出，如果第一次木板被固定在地面上，第二次木板未被固定，则这两种情况下（）(A)摩擦力大小相同(B)F做的功相同(C)摩擦产生热相同(D)物体获得的动能相同,A C,例7.如图

13、所示，PQ是固定在水平桌面上的固定挡板，质量为m的小木块N从靠近P以一定的初速度向Q运动，已知物块与桌面间的动摩擦因数为，P与Q相距为s，物块与Q板碰撞n次后，最后静止于 PQ的中点，则整个过程摩擦力所做的功为多少？（n为自然数）,解析：物块与Q板碰撞n次后，最后停在PQ中点，会有两种可能，一种可能是与Q板碰后向P板运动至中点而停止，设与Q板碰撞n次，则物体运动的路程为（2n一1/2）s，摩擦力所做的功为Wf1=mg（2n-1/2）s第二种可能是物块与Q板碰后再与P板碰撞向Q板运动至中点而停止，在这种情况下，物体运动的路程为（2n1/2）s，摩擦力所做的功为 Wf2=mg（2n1/2）s，两种

14、情况下，摩擦力对物体均做负功,练习5.如图所示，半径为R的孔径均匀的圆形弯管水平放置，小球在管内以足够大的初速度v0在水平面内做圆周运动，小球与管壁间的动摩擦因数为，设从开始运动的一周内小球从A到B和从B到A的过程中摩擦力对小球做功分别为W1和W2，在这一周内摩擦力做的总功为W3，则下列关系式正确的是（）AW1W2 BW1W2 C W3 0 D W3W1W2,解析：求某一力对物体所做的功值有多种思路，对于恒力（大小、方向均不变的力）做功的情况，通常由wFscos求解对于变力（特别是方向发生变化的力）做功的情况，一般由功能转换关系求解对于后一种思路，一定要正确判断哪些力做功，在外力做功的过程中，

15、物体（或系统）的能量如何发生变化，变化了多少 小球在水平弯管内运动，滑动摩擦力始终与速度方向相反，做负功，而小球在水平面内的圆周运动的向心力是由外管壁对小球的弹力N提供的，由于转动半径R始终不变，摩擦力对小球做负功，小球运动的速率逐渐减小，向心力减小即N减小，而fN，滑动摩擦力f也减小，即由下列关系：N=Fn=mv2/R m，R不变，v减小，则N减小，fN N减小，则f减小 W=fR f减小，则W减小 所以W1W2 W1,W2都为负功，因此W3W1W2答案：AD,2.弹力做功的特点:,弹力对物体可以做正功,可以不做功，也可以做负功。,例8:如图所示，小物块位于光滑的斜面上，斜面位于光滑的水平地

16、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,C,练习6：一辆小车静止在光滑的水平导轨上，一个单摆球用线悬挂在车上，由图示位置无初速释放，则小球在下摆的过程中，线对小球的拉力做功。,负,例9.如图示，板长为L，板的B端放有质量为m的小物体，物体与板的动摩擦因素为，开始时板水平，若缓慢转过一个小角度的过程中，物体与板保持相对静止，则这个过程中（）,A.摩擦力对P做功为 mgLcos(1-cos)B.摩擦力对P做功为mgLsin(1-cos)C.弹力对P做功为mgLc

17、ossinD.板对P做功为mgLsin,D,练习7：一个木箱放置在匀加速上升的自动扶梯上，随自动扶梯一起上升，跟扶梯保持相对静止。木箱所受的重力对木箱做 功，木箱所受的弹力对木箱做功。木箱所受的摩擦力对木箱做 功，,负,正,正,【例10】如图所示，把A、B两球由图示位置同时由静止释放（绳开始时拉直），则在两球向左下摆动时下列说法正确的是A.绳子OA对A球做正功B.绳子AB对B球不做功C.绳子AB对A球做负功D.绳子AB对B球做正功,解析：由于O点不动，A球绕O点做圆周运动，OA对球A不做功。对于AB段，我们可以想象，当摆角较小时可以看成两个摆长不等的单摆，由单摆的周期公式就可以看出，A摆将先回

18、到平衡位置B摆将落后于A摆，AB绳对A球做负功，对B球做正功。答案：CD,练习8：质量为m的物体A置于粗糙的斜面上,斜面位于水平面上，用力推斜面向左匀速移动位移S时，斜面对物体A的弹力做功，斜面对物体A的摩擦力做功。,mgS sin cos,-mgS sin cos,3.一对相互作用力做功特点:,一对相互作用力可以同时做正功，,一对相互作用力也可以同时做负功，,一对相互作用力也可以作用力做正功，反作用力做负功，,一对相互作用力也可以作用力做正功，反作用力不做功，,一对相互作用力也可以作用力做负功，反作用力不做功，,不要以为作用力与反作用力大小相等、方向相反，就一定有作用力、反作用力的功数值相等

19、，一正一负所以作用力与反作用力做功不一定相等，但冲量的大小相等,例11：如下图A、B 两辆小车上各放一个强磁铁，各以速度V相向运动，两磁体间的相互作用力对A车做-功,两磁体间的相互作用力对B车做-功,正,正,若用手按住B车，则相互作用力对A 车做正功，对B车不做 功,若如下图A、B 两辆小车上各放一个强磁铁，各以速度V相向运动，两磁体间的相互作用力对A车做-功,两磁体间的相互作用力对B车做-功,负,负,若用手按住B车，则相互作用力对A 车做负功，对B车不做 功,【例12】以下说法正确的是（）A摩擦力可以对物体做正功 B摩擦力可以使物体的速度发生变化，但对物体不做功 C作用力与反作用力做功一定相

20、等 D一对平衡力做功之和为零,解析：A摩擦力可以对物体做正功，只要摩擦力的方向与物体运动方向相同，摩擦力就做正功摩擦力可以改变物体的速度，对物体有一个冲量作用，但物体在力的方向上没有位移，因而不做功，如随圆板一起转动的物体由此可以认识到：力对物体有冲量，但不一定对物体做功，相反只要力对物体做功，一定会有冲量又可进一步认识：力使物体动量发生变化，其动能不一定变化；但力使物体动能发生变化时，其动量一定发生变化c作用力与反作用力做功不一定相等，如一炸弹炸成质量为m与 2 m的两块，根据动量守恒mv1=2mv2，则v1=2v2，作用力和反作用力做功为W1=m(2v2)2与W2=mv22，所以不相等。可认识到：作用力和反作用力产生的冲量总是大小相等，但做功可能不相等D一对平衡力合力为零，所以二力合力做功为零答案：ABD,练习9.下列说法正确的是：（）(A)一对摩擦力做的总功，有可能是一负值，有可能 是零；(B)物体在合外力作用下做变速运动，动能一定变化；(C)当作用力作正功时，反作用力一定做负功；(D)当作用力不作功时，反作用力一定也不作功；(E)合外力对物体做功等于零，物体一定是做匀速直 线运动.,A,