（人教版）物理必修二ppt课件：7.2功.ppt

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1、物理必修2（人教版）,第七章机械能守恒定律第二节功,栏目链接,情 景切 入,沙和尚做功，而无功,栏目链接,“你挑着担，我牵着马，迎来日出，送走晚霞”西游记中，沙和尚挑担千里，在竖直方向上却没有对行李做功，而猪八戒扶师父上马却做了功，不必为沙和尚鸣不平，物理学中的做功是有严格定义的,栏目链接,课 标点 击,栏目链接,1理解功的概念，掌握功的两个因素2掌握功的公式WFlcos ，会用它进行有关计算3理解正功、负功的含义，会求多个力的总功,栏目链接,栏目链接,课 前导 读,栏目链接,一、功,1概念：一个物体受到力的作用，并在_发生了一段位移，这个力就对物体做了功2做功的两个因素(1)物体_的作用(2

2、)物体在力的方向上发生了_3功的公式(1)力F与位移l同向时，W_(2)力F与位移l夹角为时，W_,力的方向上,受力,位移,Fl,Flcos ,课 前导 读,栏目链接,其中F、l、分别为_、_和_方向的夹角4功的单位在国际单位制中，功的单位是_，简称_，符号是_.1 J等于1 N的力使物体在力的方向上发生1 m的位移时所做的功，即1 J1 Nm.5功是标量功只有大小，没有_,力的大小位移的大小,力与位移,焦耳,焦,J,方向,课 前导 读,栏目链接,1功的正负不表示_，只表示做功的力是阻力还是动力2对公式中 角的理解,二、功的正负,大小,做正功,动力,不做功,动力,阻力,做负功,阻力,课 前导

3、读,栏目链接,由合力与分力的等效替代关系知，合力与分力做功也是可以等效替代的，因此计算总功的方法有两种：1先求物体所受的合外力，再根据公式W合F合lcos 求合外力的功2先根据WFlcos ，求每个分力做的功W1，W2，Wn，再根据W合W1W2Wn，求合力的功即合力做的功等于各个分力做功的代数和,三、总功的两种求解思路,栏目链接,问 题探 究,问题一怎样理解功？,栏目链接,1做功需要两个必备因素(1)做功具有两个必不可少的因素：做功的力；物体在力的方向上的位移(2)力对物体是否做了功，只与这两个因素有关，只有两者都不为零，力才对物体做了功，并且功的大小等于力与物体在力的方向上的位移的乘积2对公

4、式WFlcos 的理解,问 题探 究,栏目链接,(1)各符号的含义F表示力的大小，l表示力的作用点相对于地面位移的大小，当力的作用点的位移与物体的位移相同时，也常常说是物体相对于地面的位移大小；表示力和位移方向间的夹角(2)WFlcos 与WFcos l的理解公式可以表示为WFlcos ，表达的物理意义是功等于力与沿力F方向的位移的乘积；公式也可以表示为WFcos l，表达的物理意义是功等于沿位移方向的力与位移的乘积,问 题探 究,栏目链接,3做功的实质做功的过程是能量转化的过程，功是能量转化的量度,问 题探 究,栏目链接,尝试应用,1关于人对物体做功，下列说法中正确的是()A解放军战士用肩扛

5、枪站岗，战士用了力，所以战士对枪做了功B人用手拎着小水桶在水平地面上匀速行走，人用了力，所以人做功了C人用绳子把一桶水从井中提起，人对这桶水没有做功D汽车抛锚时，人用了很大的力，才能使车缓慢移动，人对车做了功,D,知 识解 惑,问题二怎样理解功的正负？,栏目链接,1功是标量功是标量，只有量值，没有方向功的正、负并不表示功的方向，而且也不是数量上的正与负我们既不能说“正功与负功的方向相反”，也不能说“正功大于负功”，它们仅表示相反的做功效果2正、负功的物理意义因为功是描述力在空间位移上累积效果的物理量，是能量转化的量度，能量是标量，相应的功也是标量功的正、负有如下含义：,知 识解 惑,栏目链接,

6、知 识解 惑,栏目链接,3.判断正负功的方法(1)从力和位移的夹角大小判断：090，做正功；90180，做负功；90，不做功(2)从力和速度的夹角大小判断：090，做正功；90180，做负功；90，不做功(3)根据功能关系判断：物体的能量增加，外力做正功；物体的能量减少，外力做负功,问 题探 究,尝试应用,栏目链接,2.有一根轻绳系一个物体，如图所示，在绳的拉力作用下，物体向下做匀减速运动，则作用在物体上的各力做功的情况是()A重力做正功，拉力做负功，合外力做负功B重力做正功，拉力做负功，合外力做正功C重力做正功，拉力做正功，合外力做正功D重力做负功，拉力做负功，合外力做正功,A,问 题探 究

7、,栏目链接,1恒力功的计算一个恒力F对物体做功WFlcos 有两种处理方法：一种是W等于力F乘以物体在力F方向上的分位移lcos ，即物体的位移分解为沿F方向上和垂直于F方向上的两个分位移l1和l2，则F做的功WFl1Flcos ；一种是W等于力F在位移l方向上的分力Fcos 乘以物体的位移 l，即将力F分解为沿 l方向上和垂直于l方向上的两个分力F1和F2，则F做的功：WF1lFcos l.,问题三如何计算功？,问 题探 究,栏目链接,功的正、负可直接由力F与位移l的夹角的大小或力F与物体速度v方向的夹角的大小判断2总功的计算虽然力、位移都是矢量，但功是标量，物体受到多个外力作用时，计算合外

8、力的功，要考虑各个外力共同做功产生的效果，一般有如下两种方法：(1)先由力的合成与分解法或根据牛顿第二定律求出合力F合，然后由WF合lcos 计算(2)由WFlcos计算各个力对物体做的功W1，W2，Wn，然后将各个力所做的功求代数和，即,问 题探 究,栏目链接,问 题探 究,栏目链接,(2)力F在全程中是变力，但在每一个阶段是恒力，这样就可以先计算每个阶段的功，再利用求和的方法计算整个过程中变力做的功(3)阻力的功及图象法阻力的功：如果阻力大小不变，方向始终与运动方向相反，可以直接用力的大小乘以路程如滑动摩擦力、空气阻力做功等,问 题探 究,栏目链接,图象法，如图所示，在Fx图象中，如果能求

9、出图线与x轴围成的面积，这个面积值，即为F在这段位移上的功(4)利用动能定理或能量守恒定律求变力的功(在后面将要学到)名师提示：计算功的基本方法：先画出受力图，然后，找出位移及力和位移方向的夹角，注意：明确“哪个力在哪段过程做的功”，要注意“一个力对物体做功”和“物体对物体做功”的含义不同,问 题探 究,尝试应用,栏目链接,A,问 题探 究,栏目链接,C,物体A受三个力的作用，分别为重力、弹力和摩擦力，重力的方向竖直向下，与位移方向垂直不做功由于物体做匀速运动，合外力为零故弹力、摩擦力的合力方向竖直向上，也不做功,栏目链接,知 识解 惑,题型1 正功和负功的判断,例1一人乘电梯从1楼到20楼，

10、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,栏目链接,知 识解 惑,栏目链接,D,力对物体做功的表达式为WFlcos ，090时，F做正功；90时，F不做功；90180时，F做负功电梯支持力始终竖直向上，与位移同向，0，故支持力始终做正功，D正确,知 识解 惑,名师归纳：在本题的三种运动情形中，支持力的方向均与速度方向同向，故都做正功，功的正负与运动状态无关,栏目链接,知 识解 惑,变式应用,栏目链接,1(双选)如图，一质量为m的物体以

11、一定的初速度冲上一固定斜面，到达斜面顶端时速度刚好为零，则物体在斜面上上滑时，各力做功的情况的描述正确的是()A重力做正功B支持力不做功C摩擦力做负功D合外力做正功,BC,知 识解 惑,栏目链接,题型2 功的计算,例2如图所示，已知一固定斜面的倾角为，斜面的长为L，试求：质量为m的物体从斜面顶端滑至底端重力所做的功,知 识解 惑,栏目链接,方法一直接用公式，由WFlcos 得，如图所示，WmgLcos(90)mgLsin .方法二分解力，如图所示，重力垂直斜面方向的分力不做功，只有沿斜面方向的分力做功WGmgsin LmgLsin .方法三分解位移，因为物体在重力方向上的位移为Lsin ，所以

12、重力的功WGmgLsin .,mgLsin ,知 识解 惑,栏目链接,名师归纳：对恒力做功有三种求法，第一种方法是公式法，应用时，应特别注意力和位移方向的夹角第二种方法是分解力，这也正是推导WFlcos 所用的方法，第三种方法是分解位移，找出物体在力的方向上所发生的位移(注意做功不可缺少的因素之一就物体在力和方向上发生的位移)具体用哪种方法，须根据实际题目的已知条件选取,知 识解 惑,栏目链接,如图所示，水平地面上的物体质量为2 kg，在方向与水平面成37角、大小为10 N的拉力F作用下移动2 m，已知物体与水平地面间的动摩擦因数为0.2.在这一过程中，物体受的各力做功多少？合力做功多少？(g

13、取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8),题型3 总功的计算,知 识解 惑,栏目链接,物体受重力、支持力、拉力、摩擦力四个力作用，受力分析如图所示，其中重力和支持力与运动方向垂直，不做功，拉力做正功，摩擦力做负功解法一：拉力F对物体做的功为WFFlcos 371020.816 (J)摩擦力对物体做的功为WFfFflcos 180(mgFsin 37)l0.2(210100.6)25.6 (J)重力和支持力做的功为WGWFN0.,知 识解 惑,栏目链接,合力做功为W合WGWFNWFWFf165.610.4 (J)解法二：物体所受到的合力为F合Fcos 37Ff100.82.85

14、.2 (N)所以W合F合l5.2210.4 (J),WGWFN0WF16 JWFf5.6 JW合10.4 J,知 识解 惑,栏目链接,名师归纳：对于总功的计算，常见的求解方法有两种：先对物体进行受力分析，根据功的计算式求出各个力所做的功，然后求它们的代数和；先对物体进行受力分析，求出物体所受的合力，然后根据功的计算式求出合力所做的功,知 识解 惑,变式应用,栏目链接,知 识解 惑,栏目链接,如图所示，物体受到重力、拉力、斜面的支持力和摩擦力的作用，做单向直线运动，其位移的大小与移动的距离相等所以重力所做的功为,WGmglcos(90)3102cos 6030 (J)，拉力所做的功WFFl102

15、20 (J),知 识解 惑,栏目链接,支持力与物体运动方向垂直，它所做的功WFN0.滑动摩擦力的方向与位移方向相反，做功为,WG30 JWF20 JWFN0WFf30 JW总20 J,知 识解 惑,栏目链接,题型4 功与动力学知识综合应用,如图所示，绳的一端固定在天花板上，通过一动滑轮将质量m10 kg 的物体由静止开始以2 m/s2的加速度提升求作用在绳的另一端的拉力F 在3 s内所做的功(g取10 m/s2，滑轮和绳的质量及摩擦均不计),知 识解 惑,栏目链接,知 识解 惑,栏目链接,1 080 J,知 识解 惑,栏目链接,名师归纳：利用公式WFlcos 计算功时，需要确定物体的受力F和物体对地的位移l；当物体处于平衡状态时，可利用平衡条件求力F；当物体做变速运动时，常利用牛顿第二定律求力F.而物体的位移l通常和运动学的知识相联系，所以功的计算问题有时也是一个学科内综合问题,知 识解 惑,变式应用,栏目链接,3静止在光滑水平面上的物体质量为2.5 kg，在与水平方向成60角斜向上的力F作用下运动了10 s，已知F10 N求10 s内力F所做的功(g取10 m/s2),知 识解 惑,栏目链接,500 J,