功1（區(qū)公開(kāi)課新人教）

1、2 功,1、理解功的概念.2、能夠應(yīng)用功的公式進(jìn)行相關(guān)計(jì)算.3、理解正功和負(fù)功的物理意義.重點(diǎn):功的概念；功的計(jì)算公式以及應(yīng)用。難點(diǎn)：正功、負(fù)功的物理意義。,教學(xué)目標(biāo),一、功,如果物體在力的作用下能量發(fā)生了變化，這個(gè)力一定對(duì)物體做了功。,自學(xué)指導(dǎo),閱讀課本第52頁(yè)圖7.2-1，分析起重機(jī)、機(jī)車(chē)牽引列車(chē)和手壓握力器的過(guò)程，思考以下問(wèn)題：1、各個(gè)過(guò)程中有沒(méi)有能量的變化？2、在這些過(guò)程中，有哪些力做了功？3、做功的因素是什

2、么？,起重機(jī)提起貨物，貨物在起重機(jī)拉力的作用下發(fā)生一段位移。,列車(chē)在機(jī)車(chē)牽引力的作用下發(fā)生一段位移。,彈簧在手的壓力下發(fā)生形變，產(chǎn)生了一段位移。,1、一個(gè)物體受到力的作用，并在力的方向上發(fā)生了一段位移，這個(gè)力就對(duì)物體做了功。,二、做功的兩個(gè)不可缺少的因素,2、做功的兩個(gè)因素： （1）力； （2）物體在力的方向上發(fā)生的位移。,思考與討論,如果起重機(jī)提著貨物靜止不動(dòng)，拉力對(duì)貨物是否做功了？,如果提著貨物水平運(yùn)動(dòng)，拉力是否做功了

3、？,思考與討論,陷在雪地里的汽車(chē)，人不管怎樣用力，都推不動(dòng)，人的推力對(duì)汽車(chē)是否做功了？,火車(chē)在平直軌道上運(yùn)動(dòng)，鐵軌對(duì)火車(chē)的支持力和火車(chē)的重力做不做功？,二、功的計(jì)算,,,,,,,,,,,,,F,F,l,在光滑的水平地面上，物體M在水平力F的作用下發(fā)生了一段位移l。,問(wèn)題1、物體受力情況和各力的做功情況如何？問(wèn)題2、力F做了多少功？,M,在物理學(xué)中，如果力的方向與物體運(yùn)動(dòng)的方向一致，功就等于力的大小與位移大小的乘積。用F表示力的大小，

4、用 l 表示位移的大小，用W表示力F所做的功，則有： W=F l,如果力的方向與位移方向一致。,,,,,,,,,,,,,F,F,l,M,二、功的計(jì)算,,,,,,,,,,,,F,F,,,,,,問(wèn)題3：當(dāng)拉力與水平方向的夾角為α?xí)r，此時(shí)拉力F做的功應(yīng)該是多少呢？,l,α,α,,,,,,,,F,,研究方法（一）,α,v,,,,,,,F,,,,,F1,F2,,α,可以把力F分解為兩個(gè)分力；跟位移方向一致的分力F1，跟位移方向垂直的分力F2，設(shè)物

5、體在力F的作用下發(fā)生的位移的大小是l，則分力F1所做的功等于F1l。分力F2的方向跟位移的方向垂直，物體在F2的方向上沒(méi)有發(fā)生位移，F(xiàn)2所做的功等于0。,研究方法（一）,功的一般計(jì)算公式,因此，力F對(duì)物體所做的功W等于F1 l ，而 F1=Fcosα 。所以： W=F l cosα,,,,,,,,,,,,F,F,,,,,,,,,,F1,F2,F1,F2,,,α,α,l,,,,,,,F,,,α,,,,F,,α,,,,,l,l2,l1,將

6、位移沿力的方向和垂直于力的方向分解，分別為l1和l2。此時(shí)力F做的功W=F l1 。因?yàn)閘1=lcosα，所以，W=F l cosα,研究方法（二）,,,,,,,,,,,,,,F,F,,,,,,,,,,F1,F2,F1,F2,,力對(duì)物體所做的功，等于力的大小、位移的大小、力和位移的夾角的余弦這三者的乘積。,,α,α,l,功的一般計(jì)算公式,表示,W,力對(duì)物體所做的功,焦耳（J）,,單位,,公式中各物理量的含義及單位,功是一個(gè)標(biāo)量。在國(guó)際單

7、位制中單位是焦耳，簡(jiǎn)稱焦，符號(hào)是J。 1J等于1N的力使物體在力的方向上發(fā)生1m的位移時(shí)所做的功。 1J=1N×1m=1N?m,表示,表示,l,α,恒力F與位移l兩個(gè)矢量方向之間的夾角,恒力F作用的物體的位移,米（m）,單位,,,,對(duì)功的公式的理解,1.公式只能用于求恒力的功，如果力是變力，無(wú)論力的大小變化，還是力的方向變化，都不能直接用該公式求解；2.α角是“力的方向和位移方向的夾角”，而不是題

8、目中的某一個(gè)以α命名的角；3.功與物體受力后通過(guò)這段位移做什么運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)；4.公式中位移l的相對(duì)性：同一物體的運(yùn)動(dòng)，相對(duì)于不同的參照系，位移是不同的，故為避免結(jié)果的“不確定性”在計(jì)算功時(shí)，位移都是以地面為參照系的。,對(duì)功的公式的理解,1.公式只能用于求恒力的功，如果力是變力，無(wú)論力的大小變化，還是力的方向變化，都不能直接用該公式求解；2.α角是“力的方向和位移方向的夾角”，而不是題目中的某一個(gè)以α命名的角；,如圖表示物體在力F的作用

9、下在水平面上發(fā)生了一段位移l，分別計(jì)算這三種情形下力對(duì)物體做的功。設(shè)這三種情形下力和位移的大小相同：F=10N，l=2m。角θ的大小如圖。,,,,l,θ,F,,,,,,,,,,l,θ,F,,,,,,,,v,,v,θ=150°,θ=30°,如圖表示物體在力F的作用下在水平面上發(fā)生了一段位移l，分別計(jì)算這三種情形下力對(duì)物體做的功。設(shè)這三種情形下力和位移的大小相同：F=10N，l=2m。角θ的大小如圖。,,,,l,θ,F,

10、,,,,,,v,,,,,,l,θ=30°,,,一個(gè)質(zhì)量為150kg的物體，受到與水平方向成α=37°角的斜向右上方的拉力F=500N的作用，在水平地面上移動(dòng)的距離為l=5m，物體與地面間的滑動(dòng)摩擦力F阻=100N，求拉力F和滑動(dòng)摩擦力F阻做的功？,,,F1,,,,37°,F2,,v,,問(wèn)題4：矢量的正、負(fù)表示的是方向。功是標(biāo)量，它的正、負(fù)表示什么意思呢？,解：拉力F對(duì)物體所做的功為：W1=Flcosα1=

11、 Flcos37°= 2000J摩擦力F阻對(duì)物體所組的功為：W2=F阻lcosα2= F阻lcos180°= –500J,現(xiàn)在我們討論一下一個(gè)力做功時(shí)可能出現(xiàn)的各種情形。,四、正功和負(fù)功,公式中的F和l分別指“力的大小”和“位移的大小”，即公式中F和l恒取正值，公式應(yīng)寫(xiě)作W=|F|·| l |cosα?？梢?jiàn)W的正負(fù)取決于cosα的正負(fù)，也就是α的大小。W的正負(fù)并不表示功有方向。,情形（一）,（1）當(dāng)α=

12、π/2時(shí)，cosα=0，W=0。這表示力F的方向跟位移l的方向垂直，力F不做功。,,,,,,,FN,G,v,,,α,如小球在水平桌面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力G和支持力FN都跟位移方向垂直，這兩個(gè)力不做功。,情形（二）,（２）當(dāng)α＜π/2時(shí)，cosα＞0，W＞0。這表示力F對(duì)物體做正功．力F對(duì)物體產(chǎn)生位移有一定的貢獻(xiàn)。（動(dòng)力做功）,,,,,,s,α,F,,,,v,,,,如人用力拉車(chē)前進(jìn)時(shí)，人的拉力Ｆ對(duì)車(chē)做正功。,,,,,,s,α,F,,,情形（三）

13、,（３）當(dāng)π/2 ＜α≤ π時(shí)，cosα＜0，W＜0。這表示力F對(duì)物體做負(fù)功．F對(duì)物體產(chǎn)生位移起著阻礙的作用。（阻力做功）,,,α,如推著小車(chē)跑動(dòng)的人，到達(dá)目的地減速時(shí)，人向后拉車(chē)的力Ｆ對(duì)車(chē)做負(fù)功．,某力對(duì)物體做負(fù)功，往往說(shuō)成“物體克服某力做功”（取絕對(duì)值）。這兩種說(shuō)法的意義是等同的。例如，豎直向上拋出的球，在向上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，重力對(duì)球做負(fù)功，可以說(shuō)成“球克服重力做功”。汽車(chē)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)以后，在阻力的作用下逐漸停下來(lái)，阻力對(duì)汽車(chē)做負(fù)功，可

14、以說(shuō)成“汽車(chē)克服阻力做功”。,在日常生活中，一個(gè)物體往往是在幾個(gè)力的共同作用下發(fā)生一段位移時(shí)，那么如何計(jì)算這幾個(gè)力對(duì)物體所做的總功。,思考與討論,,,,,,F阻,,,,,G,F拉,FN,,例題:一個(gè)質(zhì)量ｍ＝2kg的小車(chē)，受到與水平方向成37°角斜向上方的拉力F1=10N，在水平地面上移動(dòng)的距離l=2m。小車(chē)與地面間的摩擦力F2=4.2N。求外力對(duì)小車(chē)所做的總功。,,,,,,F1,,,,37°,F2,,,,,,,,,l

15、,,,,,,,F1,,,,37°,F2,,,FN,G,,,,F1y,F1x,受力分析,,v,方法1：解：拉力F1對(duì)小車(chē)所做的功為：W1=F1l cosα1= F1l cos37°摩擦力F2對(duì)小車(chē)所組的功為：W2=F2l cosα2= F2l cos180°外力對(duì)小車(chē)所做的總功W等于W1和W2的代數(shù)和：W=W1+W2= F1l cos37°+ F2l cos180°

16、 =16J+（-8.4J）=7.6J,方法2：解：小車(chē)所受到的合力為：F合=F1x―F2 = F1cos37°– F2外力對(duì)小車(chē)所做的總功為：W=F合l cos0°=（F1cos37°– F2）l cos0° = F1l cos37°– F2s =16J+（-8.4J）=7.6J,,v,方法1：求出各個(gè)力所做的功，則總功等于

17、各個(gè)力所做功的代數(shù)和。注意要代入功的正、負(fù)號(hào)。,方法2：先求出各個(gè)力的合力，則總功等于合力所做的功。,總功的求法,歸納總結(jié),一、做功的因素：力和物體在力的方向上發(fā)生的位移。二、功的公式：W=Flcosα 力對(duì)物體所做的功，等于力的大小、位移的大小、力和位移的夾角的余弦這三者的乘積。 三、功的國(guó)際單位：焦耳。功是標(biāo)量四、功的正、負(fù)。五、總功的求法：（1）求出各個(gè)力所做的功，則總功等于各個(gè)力所做功的代數(shù)和。（2）先求出

18、各個(gè)力的合力，則總功等于合力所做的功。,例1、如圖，質(zhì)量為m的物體沿傾角為θ的粗糙斜面下滑了一段距離l，物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，試求物體下滑過(guò)程中所受各力對(duì)物體所做的功以及這些力所做的總功。,,,例2、如圖，質(zhì)量為m的物體靜止于傾角為θ的斜面體上，當(dāng)斜面受力后，物體隨斜面一起沿水平面勻速移動(dòng)距離l，在這過(guò)程中物體所受各力對(duì)物體做的功分別是多少？物體所受斜面的力做功是多少？合外力做的功是多少？,,,,,,例3、 如圖，一個(gè)質(zhì)量為m=

19、2kg的物體，受到與水平方向成37º角斜向下方的推力F=10N的作用，在水平地面上移動(dòng)了距離l1=2m后撤去推力，此后物體又滑行了l2=1.6m的距離后停止了運(yùn)動(dòng)，設(shè)物體與地面的滑動(dòng)摩擦力為它們之間彈力的0.2倍，g取10m/s2，求：（1）推力F對(duì)物體做的功；（2）全過(guò)程中摩擦力對(duì)物體所做的功；（3）有推力作用時(shí)合外力對(duì)物體所做的功。,例4、如圖，人拉著細(xì)繩的一端由A走到B，使質(zhì)量為m的物體勻速上升，已知A、B兩點(diǎn)間的