2020-2021学年2.功教课ppt课件

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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 α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 JB 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 A．mgh B．mah C．m(g＋a)h D．m(g－a)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(g＋a)，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(g＋a)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7－2－1 所示的是果农挑荔枝的情景． 图 7－2－1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 7－2－2 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 7－2－2 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7－2－3 所示． 图 7－2－3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W＝Flcos α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：W＝W1＋W2＋…＋Wn； (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＝F1＋F2 2lcos α. (2)图象法：变力做功中，可用 F－l 图象所包围的面积表示力对物体做的功，如图 7－2－4 中阴影部分的面积． 图 7－2－4 (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 7－2－5 如图 7－2－5 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 F＝G，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 7－2－6 所示，光滑的斜面 B 放在水平面上，斜面底端有一重 G＝2 N 的金属块 A，斜面高 h＝15cm，倾角α＝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 L＝30 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 7－2－6图7－2－7 图7－2－8故作用点在支持力的方向上的位移 s′＝－OD′＝－h【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()CA．1 JC．7 JB．5 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 7－2－9 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 7－2－9知识点3功的正负 如图7－2－10 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 7－2－10讨论：>正