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1、 第七章第七章 機械能及其守恒定律機械能及其守恒定律 第第2 2節(jié)節(jié) 功功 問題：問題：列車在機車牽引力的作用下列車在機車牽引力的作用下什么形式的能在能增加？什么形式的能在能增加？問題：問題：木頭在起重機的拉力作用下什木頭在起重機的拉力作用下什么形式的能增加？么形式的能增加？問題：問題：握力器在手的壓力作用下什么握力器在手的壓力作用下什么形式的能增加？形式的能增加？功和能是兩個密切聯(lián)系的物理量功和能是兩個密切聯(lián)系的物理量. .小結(jié)：小結(jié)：以上過程中，都有力對物體做了功。以上過程中，都有力對物體做了功。1.功的概念：功的概念：一個物體受到一個物體受到力力的作的作用，如果在用，如果在力的方向力的方
2、向上發(fā)生一段上發(fā)生一段位位移移，力就對物體做了功。，力就對物體做了功。一、功一、功判斷:有無做功紋絲紋絲不動不動!勻速勻速真辛真辛苦苦力與位移方向相同，力做功力與位移方向相同，力做功力與位移方向垂直，力與位移方向垂直，在豎直方向上有力在豎直方向上有力但沒有位移故力不但沒有位移故力不做功做功歸納歸納: :做功的兩個必要條件做功的兩個必要條件 （1 1）作用在物體上的力）作用在物體上的力 （2 2）物體在）物體在力的方向力的方向發(fā)生一段位移發(fā)生一段位移這兩個條件是嚴格的，缺一不可這兩個條件是嚴格的，缺一不可 ！二、功的表達式二、功的表達式 1、力的方向與物體的運動方向一致、力的方向與物體的運動方向
3、一致 物體物體m在水平力在水平力F的作用下水平向前行駛的位移為的作用下水平向前行駛的位移為l，如圖所示，則力如圖所示，則力F對物體所做的功為：對物體所做的功為： W=Fl F表示力的大小，表示力的大小，l表示位移的大小，表示位移的大小，W表示力對物體所表示力對物體所做的功做的功 如何求一個力做了多少功呢？如何求一個力做了多少功呢？2、如果力的方向與運動方向垂直、如果力的方向與運動方向垂直 當力的方向跟位移方向垂直時，物體在力的方向上沒當力的方向跟位移方向垂直時，物體在力的方向上沒有發(fā)生位移，力對物體不做功，即做功為零。有發(fā)生位移，力對物體不做功，即做功為零。 即即 W 0F F勻速運動勻速運動
4、l3、當力的方向與位移方向成某一角度時、當力的方向與位移方向成某一角度時 物體物體m在與水平方向成在與水平方向成角的力角的力F的作用下，沿水平的作用下，沿水平方向向前行駛的距離為方向向前行駛的距離為l，如圖所示，求力，如圖所示，求力F對物體所對物體所做的功。做的功。 lFFFFF分析：分析：根據(jù)力的等效性原理根據(jù)力的等效性原理,可以可以把計算把計算F做功的問題轉(zhuǎn)化為做功的問題轉(zhuǎn)化為分別求分別求F1和和F2做功的問題做功的問題W1= F1l= F COSlW2 = 0W = W1 + W2W = F lCOS 拉力拉力F做的功做的功W = ？F2F1理解：在位移方向的分力與位移的乘積理解：在位移
5、方向的分力與位移的乘積1 1、公式：、公式：W = F l cosW=Flcos，其中，其中為為F與與l的夾角，的夾角，F(xiàn)是力的是力的大小，大小，l一般是物體相對地面的位移，而不是一般是物體相對地面的位移，而不是相對于和它接觸的物體的位移相對于和它接觸的物體的位移.（力的作用點（力的作用點發(fā)生的位移）發(fā)生的位移）功的公式：功的公式：2 2、單位、單位國際單位：焦耳（焦）國際單位：焦耳（焦）單位符號：單位符號：J Jm=1Nm5.適用條件適用條件:公式公式只只適用于適用于恒力恒力做功做功.即力的大小和方即力的大小和方向恒定且受力物體沿著確定直線運動。（力和位移的向恒定且受力物體沿著確定直線運動。
6、（力和位移的夾角恒定）夾角恒定）4.功是過程量。計算功時必須明確是哪個力在哪個過功是過程量。計算功時必須明確是哪個力在哪個過程中對哪個物體做功。程中對哪個物體做功。3.物理意義：一個力做的功等于這個力的大小、位移物理意義：一個力做的功等于這個力的大小、位移的大小、力的方向和位移的方向的夾角的余弦、這三的大小、力的方向和位移的方向的夾角的余弦、這三者的乘積。恒力做功多少只與、者的乘積。恒力做功多少只與、l及二者夾角余弦及二者夾角余弦有關(guān)，而與物體的加速度大小、速度大小、運動時間有關(guān)，而與物體的加速度大小、速度大小、運動時間長短等都無關(guān)，即與物體的運動性質(zhì)無關(guān)，同時與有長短等都無關(guān)，即與物體的運動
7、性質(zhì)無關(guān)，同時與有無其它力做功也無關(guān)。無其它力做功也無關(guān)。6.6.功是標量，只有大小，沒有方向，但是有正負功是標量，只有大小，沒有方向，但是有正負. .當當009090時時cos0cos0 ,WW0 0，力對物體做正功；，力對物體做正功；若物體做直線運動，由若物體做直線運動，由力和位移夾角力和位移夾角來判斷較方便。來判斷較方便。當當=90=90時，時，cos=0cos=0、W=0W=0，力對物體不做功；，力對物體不做功；當當9090180180時，時， cos0cos0 ,WW0 0，力對物體，力對物體做負功或說成物體克服這個力做功做負功或說成物體克服這個力做功. .若物體做曲線運動，利用若物
8、體做曲線運動，利用力和速度的夾角力和速度的夾角來判斷做。來判斷做。 時，力對物體做正功；時，力對物體做正功； 時，力對物體不做功。時，力對物體不做功。 時，力對物體做負功（或物時，力對物體做負功（或物體克服力做功）。體克服力做功）。正功的意義是：力對物體做正功，表明此力的正功的意義是：力對物體做正功，表明此力的效果是促進物體的運動，是動力做功。效果是促進物體的運動，是動力做功。負功的意義是：力對物體做負功，表明此負功的意義是：力對物體做負功，表明此力的效果是阻礙了物體運動，是阻力做功。力的效果是阻礙了物體運動，是阻力做功。功是標量，但有正負。功的正負只表示力做功的效果功是標量，但有正負。功的正
9、負只表示力做功的效果, 決決不表示方向不表示方向 ,也不表示大小。即：表示是也不表示大小。即：表示是動力或阻力做功。動力或阻力做功。一個力對物體做負功，也可說成物體克一個力對物體做負功，也可說成物體克服這個力做了功（正值）服這個力做了功（正值） 例：某一物體以一定初速度在粗糙水平面做例：某一物體以一定初速度在粗糙水平面做勻減速直線運動，若阻力做勻減速直線運動，若阻力做20J功，功，也可以講物體克服阻力做了也可以講物體克服阻力做了20J功。功。比較比較8J的功與的功與5J的功誰大？的功誰大？vf=5Nl=2mABF1AF2B例題：質(zhì)量為例題：質(zhì)量為m=3kgm=3kg的物體放在水平面上，在與水的
10、物體放在水平面上，在與水平方向成平方向成37370 0角的拉力角的拉力F=20NF=20N作用下勻加速運動，通作用下勻加速運動，通過位移過位移 l =2m的過程中，物體所受摩擦力大小為的過程中，物體所受摩擦力大小為6N6N。（cos370=0.8）求：求：WG=0JWN=0JWf =-f l=-12JW總=WG+WN +Wf +WF=20J（1 1）重力對物體做的功）重力對物體做的功（2 2）支持力對物體做的功）支持力對物體做的功（3 3）摩擦力對物體做的功）摩擦力對物體做的功（4 4）拉力對物體做的功）拉力對物體做的功（5 5）合力對物體做的總功）合力對物體做的總功W總=F合l=20J方法一
11、方法一方法二方法二WF=Flcos370=32JW總=20JF 結(jié)論：結(jié)論： 幾個力對一個物體做功的代數(shù)和，幾個力對一個物體做功的代數(shù)和，等于這幾個力的合力對這個物體所做等于這幾個力的合力對這個物體所做的功。的功。1、幾個力對物體所做的總功等于各個、幾個力對物體所做的總功等于各個 力力對物體所做功的代數(shù)和。對物體所做功的代數(shù)和。 W總總W1+W2+Wn2、幾個力對物體所做的總功等于合外力、幾個力對物體所做的總功等于合外力對物體做功。對物體做功。 W總總F合合 l cos 法一法一: :先求每個力做的功，再求代數(shù)和先求每個力做的功，再求代數(shù)和法二：先求合力，再求總功法二：先求合力，再求總功三、總
12、功的求法：三、總功的求法：W總總=W1+W2+W3+注意：需要把各個功的正負號代入運算。注意：需要把各個功的正負號代入運算。W總總=F合合lcos 1. 質(zhì)量為質(zhì)量為m的物體的物體,沿水平面滑動了沿水平面滑動了L,則各力作功的情況正確的說法是則各力作功的情況正確的說法是( )A.重力做正功，支持力做負功重力做正功，支持力做負功B.重力做負功，支持力做正功重力做負功，支持力做正功C.重力和支持力都做正功，大小為重力和支持力都做正功，大小為mgLD.重力和支持力對物體都不做功重力和支持力對物體都不做功D 2 2、用一水平恒力、用一水平恒力F F將木塊沿水平方向從將木塊沿水平方向從A A點拉到點拉到
13、B B點。第一次在光滑水平面上，點。第一次在光滑水平面上，F(xiàn) F所做所做的功為的功為W W1 1；第二次在粗糙水平面上，；第二次在粗糙水平面上，F(xiàn) F所做所做的功為的功為W W2 2，比較兩次做功，應該（，比較兩次做功，應該（ ）A AW W1 1 W W2 2 D D無法比較無法比較 B ABF3、如圖表示物體在力、如圖表示物體在力F的作用下在水平面的作用下在水平面上發(fā)生了一段位移上發(fā)生了一段位移l ，分別表示這三種情況，分別表示這三種情況下力下力F對物體做的功。對物體做的功。FlFlFl 4.用起重機將質(zhì)量為用起重機將質(zhì)量為的物體勻的物體勻速地吊起一段距離，作用在物體上的速地吊起一段距離，
14、作用在物體上的各力做功情況是（各力做功情況是（ ）A. 重力做正功，拉力做負功，合力做功為零重力做正功，拉力做負功，合力做功為零 B.重力做負功，拉力做正功，合力做正功重力做負功，拉力做正功，合力做正功C.重力做負功，拉力做正功，合力做功為零重力做負功，拉力做正功，合力做功為零 D.重力不做功，拉力做正功，合力做正功重力不做功，拉力做正功，合力做正功 C一、一、做功的條件做功的條件作用在物體上的力作用在物體上的力物體在物體在力的方向上力的方向上移動的位移移動的位移二、功的表達式二、功的表達式W = F l cos(恒力恒力)a a、功一定要指明是哪個力對物體做的功、功一定要指明是哪個力對物體做的功b b、力必須是、力必須是恒力恒力三、功是標量，沒有方向。正功、負功及物理意義。三、功是標量，沒有方向。正功、負功及物理意義。四、總功等于各個力對物體所做功的四、總功等于各個力對物體所做功的代數(shù)和代數(shù)和，也就是也就是合力合力對物體所做的功。對物體所做的功。五、功一定要指明是哪個力對物體做的功五、功一定要指明是哪個力對物體做的功. .
湖南省隆回縣萬和實驗學校高中物理 7.2 功課件 新人教版必修2
