高中物理必修二——功

第七章机械能第一节功孙英战学习功的预备知识•1认识以下各力的大小和方向：•重力、弹力、摩擦力、•2知道以下各种力的特点•平衡力、作用力与反作用力、向心力•3位移的概念•4矢量的合成与分解原则阅读课本P55－P56回答以下问题•势能•动能相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫做势能物体由于运动而具有的能量叫做动能能的转换与守恒老师语：任何物体（人）都具有能量，关键在于我们如何把能量进行转换，让其发挥最大的效益分析P57，7－2－1三张图片•起重机提起货物，货物在拉力作用下，发生一段位移，我们就说拉力对货物做功•列车在机车牵引力作用下发生一段位移，我们就说牵引力对列车做功•用手压缩弹簧，弹簧在手的压力下发生形变，即产生了一段位移，我们就说压力对弹簧做功。分析：做功的因素是什么？•1力•2在力方向上的位移•小结：在分析某力做功时，必须找出该力和在该力作用下的位移•练习：质量为m的物体，在力F的作用下，沿粗糙水平面向右运动位移为s，试分析物体受到的各力是否做功？F功•1定义：如果力的方向与物体运动的方向一致，力的大小与位移大小的乘积叫做功•2公式：W＝Fs•说明：•W－力F做的功•F－做功的力•s－力F做功的位移。•3公式的适用条件：•适用于分析恒力F做的功•4单位：焦耳，1J＝1Nm•5功是标量。练习•质量为m＝2kg的物体，在力F=10N的作用下，沿粗糙水平面向右运动位移为s=10m，摩擦力f=5N，试分析物体受到的各力做功的大小？若为光滑的水平面，力F做功为多少？F小结：某力做功多少与其他力是否存在无关思考：当力F的方向与位移的方向成某一角度θ时，如何分析力F的功？•思路一：沿位移的方向分解力。Fsθ1沿位移方向的力的大小为Fcosθ,其做功为W＝Fscosθ2垂直位移方向的力大小为Fsinθ,其位移为0，因此，不做功因此力F做的功W＝Fscosθ结论：力对物体所做的功等于力的大小、位移大小、力与位移大小夹角的余弦三者的乘积。•思路二：沿力的方向分解位移θFs1沿力的方向的位移为scosθ,F做的功为W＝Fscosθ2垂直于力的方向的位移为ssinθ,力F不做功因此力F做功为W＝FscosθW＝Fscosθ注意：位移是以地面为参考系的讨论•①当α=π/2时，•cosα=0，W=0。力F和位移s的方向垂直时，力F不做功；讨论•②当α＜π/2时，•cosα＞0，W＞0。这表示力F对物体做正功；讨论•③当π/2＜α≤π时，•cosα＜0，W＜0。这表示力F对物体做负功。力对物体做负功，也说成“物体克服力做功”思考：当一个物体在几个力的共同作用下，发生一段位移，如何求各力的总功？•如图所示，物体受到两个力的作用，F1＝3N，F2＝4N，物体的位移方向与F2的夹角为θ＝370，大小为1m,求F1、F2各力做功分别为多少，它们的合力做功为多少？θF1＝3NF2＝4NsWF1＝1.8J，WF2＝3.2J，W合＝5J从以上结果，你能得出什么结论？结论：合外力对物体做的总功等于各个分力分别对物体所做功的代数和W=W1+W2+W3+•••+Wn例题•一个质量m=150kg的雪撬，受到与水平方向成θ＝370角斜向上方的拉力F＝500N，在水平地面上移动的距离l=5m,雪橇与地面间的滑动摩擦力f＝100N，求力对雪橇做的总功。θF•解：对物体受力分析如图所示，建立沿位移方向的坐标系，把力F分解，因此，合外力的总功为•W＝(Fcosθ-f)s•=(500×0.8-100)×5•=1500J•解法二：•力F做的功为•WF＝Fcosθs＝2000J•阻力f做的功为•Wf＝-fs＝－500J•因此总功为W＝WF+Wf=1500JθFfmgFN练习•1一个质量m=150kg的雪撬，受到与水平方向成θ＝370角斜向上方的拉力F＝500N，在水平地面上移动的距离l=5m,雪橇与地面间的动摩擦因数为0.1，求力对雪橇做的总功。•2一个质量m=150kg的雪撬，受到与水平方向成θ＝370角斜向下方的拉力F＝500N，在水平地面上移动的距离l=5m,雪橇与地面间的动摩擦因数为0.1，求力对雪橇做的总功。练习•3一个质量m=40kg的雪撬，放在倾角为θ＝370的斜面上，用平行斜面的拉力F＝500N，在斜面上移动的距离l=5m,雪橇与斜面间的动摩擦因数为0.1，求力对雪橇做的总功。思考：•1在匀速圆周运动中向心力做功的特点是什么？•在匀速圆周运动中向心力永远与运动方向垂直，因此，向心力不做功。•2一对作用力与反作用力做功的特点是什么？•一对作用力与反作用力做功没有必然的规律。小结：正功和负功απ/2时，W0απ/2时，W0α=π/2时，W=0总功各力做功的代数和各力的合外力做功功功的定义功的物理意义功的计算W＝Fscosθ