物理必修 第二册1 功与功率背景图课件ppt
展开起重机竖直提升重物时,重物运动的方向与力的方向一致,则力对物体做的功为力的大小与重物移动距离的乘积。
功的定义:如果一个物体受到力的作用,并且在这个力的方向上通过一段位移 ,我们就说这个力对物体做了功。
(1)作用在物体上的力
(2)物体在力的方向上通过的位移
1.当力F和位移 l 同向时:
2.当力F和位移 l 垂直时:
更普遍的情形是物体运动的方向与力的方向不一致,例如马拉雪橇时拉力方向和雪橇运动方向间有一个角度。这时应当怎样计算功呢?
一、用分解力的方法求功
当力F和位移 l 成α时:
WF1=F1·lWF2=F2·0
二、用分解位移的方法求功
W1= Fl 1= Flcs α
除了分解力以外还可以分解位移:
1.公式:W = Flcsα
力对物体所做的功,等于力的大小、位移的大小、力与位移夹角的余弦这三者的乘积。
焦耳(简称:焦 ——符号:J)
1J=1N×1m=1N·m
3.功是标量,没有方向,但有正负。
(1) 功是过程量,对应一段时间或位移是力对空间的积累效果;故计算功时一定要指明是哪个力在哪个过程对物体做的功。
(2)公式W = Fl csα只适用于计算恒力的功,l是物体的位移,不是路程。
四、三种不同的情况下的做功
1.物体在水平力F作用下沿光滑水平面加速运动L;2.物体在水平力F作用下沿粗糙水平面匀速移动L;3.物体在沿斜面向上的力F作用下减速上移L;
力做功只与F、L和α有关,与是否有受其它力,物体运动状态等其他因素无关。
五、找力与位移夹角的方法
方法:将力、位移矢量的箭尾移到同一个作用点上。
六、辨认力与位移的夹角
一、阅读课文 完成下表
W = F l csα
1. 正负不表示方向,也不表示大小。
如:-8J > 5J
2.某力做多少负功,也可说成“物体克服该力做多少功”(取绝对值)。
【例题】一个质量m=150kg的雪橇,受到与水平方向成37°角的斜向上方的拉力F=500N,在水平地面上移动的距离为5m,物体与地面间的滑动摩擦力f=100N,cs 37°= 0.8。求(1)各个力对物体所做的功(2)各个力对物体做功的代数和(3)物体所受的合力(4)合力对物体做的功
【解析】(1)拉力在水平方向的分力为 Fx = Fcs 37°WF= Fx l =Fl cs 37°=2 000J阻力与运动方向相反:Wf = f l cs180°=-500J, WN=Wmg=0(2)力对物体所做总的代数和, 即W =WF+Wf + WN+Wmg=1500J(3)F合= Fx-f= 300N(4)W合= F合 l =300N×5m=1500J
1.分别求出每个力所做的功,然后求出所有功的代数和。即:
2.先求出物体所受的合力,然后再求出合力的功,即:
一、作用力与反作用力做功
思考:作用力和反作用力做功一定是大小相等,正负相反吗?如果不是,那他们的做功情况有哪些?
作用力和反作用力做功,其大小不一定相等,正负也不一定相反。
思考:滑动摩擦力一定做负功吗?
滑动摩擦力可以做正功,也可以做负功,还可以不做功。
思考:静摩擦力一定不做功吗?
如图,A和B相对静止,一起加速运动
静摩擦力对A做负功:W=-FL
静摩擦力对B做正功:W=FL
静摩擦力可以做正功,也可以做负功,还可以不做功。但一对静摩擦力做功之和必定为零。
做功的条件:作用在物体上的力;物体在力的方向上移动的位移
功的计算:W = F l csα
功是标量,但有正负。正负只表示做功的力的效果,功的正负 不表示方向,也不表示大小。总功等于各个力对物体所做功的代数和。
【练习1】一个物体在两个力F1、F2的共同作用下发生了一段位移,做功分别为W1=8J、W2=-8J,下列说法正确的是( )A.这两个力大小相等 B.这两个力做的总功为0JC.这两个力的功率不相等D.F1比F2做的功多
【练习2】(多选)一个25kg的小孩从高度为3.0m的滑梯顶端由静止开始滑下,滑到底端时的速度为2.0m/s。取g=10m/s2,关于力对小孩做的功,以下结果正确的是( )A.合外力做功50JB.克服阻力做功700JC.重力做功500JD.支持力做功50J
【练习3】如图所示,甲、乙两名学生的质量都是m,当他们分别以图示的路径登上高h的阶梯顶端A时,他们的重力做功情况是( )A.甲的重力做功多B.乙的重力做功多C.甲、乙的重力做功一样多D.无法判断
【练习4】两个互相垂直的力F1和F2作用在同一物体上,使物体运动。物体通过一段位移,力F1对物体做8J,力F2对物体做功6J,则力F1与F2对物体做的总功为( )A.14JB.2JC.10 JD.7J
【练习5】如图所示,水平板上有质量m=1kg的物块,受到随时间t变化的水平拉力F作用,用力传感器测出相应时刻物块所受摩擦力Ff的大小。取g=10m/s2,则下列判断正确的是( )A.5s内拉力对物块做功为零B.4s末物块所受合力大小为1.0NC.物块与木板之间的动摩擦因数为0.3D.物块先处于静止状态,后做匀速运动
【练习6】水平面上有一固定斜面,一质量为m的物块从斜面顶端A处下滑到底端并滑上水平面,最后停在B处。已知全程动摩擦因数为μ,物块初末位置的水平距离为L,如图所示。则整个过程克服摩擦力做功为( )A.等于μmgLB.大于μmgLC.小于μmgLD.以上皆有可能
【练习7】(多选)如图所示,质量m=10kg的物体在F=100N斜向下的推力作用下,沿水平面以v=1m/s的速度匀速前进x=1m,已知F与水平方向的夹 角。取g=10m/s2,则( )A.推力F做的功为B.推力F的功率为100WC.物体与水平面间的动摩擦因数为D.物体克服摩擦力做功为50J
【练习8】如图所示,工人将重G=100N、装满棉花的包裹沿离地高h=1m的水平平台由静止开始从A处推至平台边缘B处,A、B间的距离为4m;工人对包裹施加恒定的推力,推力大小F=50N,推力与水平面的夹角 ;包裹到达B处时,撤去推力,包裹随即在重力作用下落至水平地面上的C处。若包裹与平台间的动摩擦因数μ=0.2,分别求出作用于包裹的各个力所做的功,以及这些力所做的总功。(忽略空气阻力)
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