1、第四章第四章 机械能和能源机械能和能源4.1 功功物理上的物理上的“功功”指什么？指什么？功的单位是什么？功的单位是什么？怎样判断力对物体做功了怎样判断力对物体做功了？温故知新温故知新功如何计算功如何计算？如果物体受到如果物体受到力力的作用，并在力的方向上发生了的作用，并在力的方向上发生了位移位移，我们就说力对物体做了功。，我们就说力对物体做了功。一、做功与能量的变化一、做功与能量的变化、功的定义、功的定义FxF 做功总是与能量的变化密切相关，做功的过程做功总是与能量的变化密切相关，做功的过程就是能量变化的过程就是能量变化的过程.功是能量转化的量度功是能量转化的量度 小球在桌面上滚动时，重力和
2、桌面对小球的支持力对小球做功吗？力对物体做功的因素是什么？力对物体做功的因素是什么？议一议议一议没有做功（劳而无功）没有做功（劳而无功）人用力推打石人用力推打石头而没推动头而没推动x0F0分分 析析没有做功（不劳无功）没有做功（不劳无功）分分 析析x 0F=0 冰壶在平滑（冰壶在平滑（平而平而光滑光滑）的冰面上滑行）的冰面上滑行没有做功（垂直无功）没有做功（垂直无功）提箱子在水提箱子在水平路上走平路上走分分 析析F 0 x 0力的方向与运力的方向与运动方向垂直动方向垂直xxFF 起重机吊起货物起重机吊起货物拉力对货物做了功拉力对货物做了功2.2.做功的两个必要因素：做功的两个必要因素：（1）作
3、用在物体上的力）作用在物体上的力.（2）物体在这个力的方向上发生一段位移）物体在这个力的方向上发生一段位移.这两个要素是严格的，缺一不可这两个要素是严格的，缺一不可！如何求一个恒力做了多少功呢？如何求一个恒力做了多少功呢？二、二、功功的计算公式的计算公式1、力的方向与物体的运动方向一致、力的方向与物体的运动方向一致 物体物体m在水平恒力在水平恒力F的作用下水平向前行驶的位移为的作用下水平向前行驶的位移为x，如图所示，则力如图所示，则力F对物体所做的功为：对物体所做的功为：W=Fx F表示力的大小，表示力的大小，x表示位移的大小，表示位移的大小，W表示力对物体表示力对物体所做的功所做的功.2、如
4、果力的方向与运动方向垂直、如果力的方向与运动方向垂直 当力的方向跟位移方向垂直时，物体在力的方向上当力的方向跟位移方向垂直时，物体在力的方向上没有发生位移，力对物体不做功，即做功为零。没有发生位移，力对物体不做功，即做功为零。即即 W 0匀速运动匀速运动F F匀速运动匀速运动x3、当力的方向与位移方向成某一角度时、当力的方向与位移方向成某一角度时 物体物体m在与水平方向成在与水平方向成角的恒力角的恒力F的作用下，沿水的作用下，沿水平方向向前行驶的位移为平方向向前行驶的位移为x，如图所示，求力，如图所示，求力F对物对物体所做的功体所做的功.xFFxFFFFF分析：分析：根据力的等效性原理根据力的
5、等效性原理,可以可以把计算把计算F做功的问题转化为做功的问题转化为分别求分别求F1和和F2做功的问题做功的问题W1=F1x=（F cos）xW2=0由由W=W1+W2得得W=F xCOS 拉力拉力F做的功做的功W=？F2F1理解：在位移方向的分力与位移的乘积理解：在位移方向的分力与位移的乘积1 1、公式：、公式：W=Fxcos，其中，其中为恒力为恒力F与与x的夹角，的夹角，F是力的大小，是力的大小，x一般是物体相对地面的位移，而不是相对于和它接触一般是物体相对地面的位移，而不是相对于和它接触的物体的位移的物体的位移.（力的作用点发生的位移），（力的作用点发生的位移），求功时一求功时一定明确要求
6、的是定明确要求的是哪一个力哪一个力在在哪一段位移哪一段位移上做的功。上做的功。功的计算公式：功的计算公式：2 2、单位：、单位：国际单位：焦耳（焦）国际单位：焦耳（焦）单位符号：单位符号：J Jm=1Nm（恒力做功）cosFxW 詹姆斯普雷斯科特焦耳（James Prescott Joule；1818年12月24日1889年10月11日），英国物理学家，出生于曼彻斯特近郊的沙弗特（Salford）。由于他在热学、热力学和电方面的贡献，皇家学会授予他最高荣誉的科普利奖章（Copley Medal）。后人为了纪念他，把能量或功的单位命名为“焦耳”，简称“焦”；并用焦耳姓氏的第一个字母“J”来标记热
7、量以及“功”的物理量。焦耳在研究热的本质时，发现了热和功之间的转换关系，并由此得到了能量守恒定律，最终发展出热力学第一定律。国际单位制导出单位中，能量的单位焦耳，就是以他的名字命名。他和开尔文合作发展了温度的绝对尺度。他还观测过磁致伸缩效应，发现了导体电阻、通过导体电流及其产生热能之间的关系，也就是常称的焦耳定律。xF xF 1、当、当=/2 时，时，cos =0，W=Fx cos =0，F不做功不做功；xG2、当、当 0 0，W=Fx cos 0，F做正功做正功；3、当、当 /2 时，时，cos 0，W=Fx cos 0，F做负功做负功.三、三、功功的正负的正负 1.力对物体做正功，表明此力
8、的效果是促进物力对物体做正功，表明此力的效果是促进物体的运动，是体的运动，是动力动力.2.力对物体做负功，表明此力的效果是阻碍了物力对物体做负功，表明此力的效果是阻碍了物体运动，是体运动，是阻力阻力.某力对物体做负功，往往说成“物体克服某力做功（取绝对值）”.3.功是功是标量标量，但有正负，其，但有正负，其正负既不表示方向，正负既不表示方向，也不表示大小，也不表示大小，正负只表示做功的力的效果。正负只表示做功的力的效果。即：即：表示表示动力或阻力做功动力或阻力做功.物体重100N，在拉力作用下匀速上升10m（1）拉力做功?（2）重力做功？（3）哪个功大?思考思考u 某力对物体做负功，往往说成“
9、物体克服某力做功（取绝对值）”u 例如：重力对物体做了例如：重力对物体做了10001000J J的的功，可以说成功，可以说成“物体克服重力做了物体克服重力做了10001000J J的功的功”。19例题例题1如图所示如图所示,质量为质量为m2 kg的物体静止在水平地面上的物体静止在水平地面上,受到与水平地面夹角为受到与水平地面夹角为37、大小、大小F10 N的拉力的拉力作用，物体移动了作用，物体移动了x2 m，物体与地面间的动摩擦因，物体与地面间的动摩擦因数数0.3，g取取10 m/s2.求：求：(1)拉力拉力F所做的功所做的功W1；(2)摩擦力摩擦力f 所做的功所做的功W2；(3)重力重力G所
10、做的功所做的功W3；(4)弹力弹力N所做的功所做的功W4；(5)求合力所做的功求合力所做的功W合合.1.分别求出每个力所做的功，然后求出所有功的分别求出每个力所做的功，然后求出所有功的代数和代数和.即：即：=1+2+n2.先求出物体所受的合力，然后再求出合力的功先求出物体所受的合力，然后再求出合力的功.即：即：=合合四、计算合力做功（总功）四、计算合力做功（总功）功的累积性提醒：提醒：方法方法2仅适用于几个力同时作用于物体的情况，因为只有当这几个力同仅适用于几个力同时作用于物体的情况，因为只有当这几个力同时作用于物体上时，才能求出它们的合力；方法时作用于物体上时，才能求出它们的合力；方法1则不管几个力同时作用，还则不管几个力同时作用，还是作用时间有先后均适用是作用时间有先后均适用请思考：如何计算变力做功？(1)(1)在本节课中，我学到了什么知识在本节课中，我学到了什么知识?(2 2)在本节课中，我有什么体会？还存在本节课中，我有什么体会？还存在什么疑问？在什么疑问？课堂小结课堂小结
