1、高中物理人教版必修高中物理人教版必修2 2 第七章第七章 机械能守恒定律机械能守恒定律学习目标：学习目标：1.理解功的概念，知道力做功的两个不可缺少的因素。2.知道功的公式W=FLcos，会用这个公式进行计算。3.理解正功和负功的含义，知道在什么情况下做正功和负功。4.知道几个力的总功的求法。物体由于运动物体由于运动而具有的能，而具有的能，叫做动能。叫做动能。相互作用的物体凭相互作用的物体凭借其位置而具有的借其位置而具有的能，叫做势能。能，叫做势能。人类对于能量及其转化的人类对于能量及其转化的认识与功的概念紧密相连认识与功的概念紧密相连一、功的概念一、功的概念木头在起重机木头在起重机的拉力作用
2、下的拉力作用下?能增加能增加重力势重力势列车在机车牵引列车在机车牵引力的作用下力的作用下?能增加能增加动动力对物体做了功力对物体做了功功：功：如果一个物体受到力的作用如果一个物体受到力的作用,并且在力并且在力的方向上发生了位移的方向上发生了位移,我们就说这个力对物我们就说这个力对物体做了功体做了功.判断:有无做功纹丝纹丝不动不动!匀速匀速真辛真辛苦苦做功的两个必不可少的因素：做功的两个必不可少的因素：1 1、作用在物体上的力；、作用在物体上的力；2 2、物体在力的方向上发生了位移。、物体在力的方向上发生了位移。如图，如图，当当恒力恒力F F的方向与位移的方向与位移L L方向方向一致时（即一致时
3、（即F F与位移的夹角为与位移的夹角为0 0），拉力），拉力F F做的功做的功W W是多少呢？是多少呢？FFL 1.1.当当恒力恒力F F的方向与位移的方向与位移L L方向一致时方向一致时，拉力拉力F F做的功等于做的功等于力的大小力的大小与与位移大小位移大小的乘的乘积。积。FFLW=F LW=F L2 2、如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 0F F匀速运动匀速运动S分分解解力力分分解解位位移
4、移FLABFWF=F1L=FcosLWF=F L 1=F LcosWF=F Lcos是力的方向与位移方向的夹角是力的方向与位移方向的夹角适用于恒力做功适用于恒力做功3.功的一般计算公式：功的一般计算公式：cosFlW 力对物体所做的功，等于力对物体所做的功，等于力的大小力的大小、位移的大小位移的大小、力和位移的夹角的余弦力和位移的夹角的余弦这三者的乘积这三者的乘积。（1）功的单位：焦耳简称焦，符号）功的单位：焦耳简称焦，符号J（2 2）公式）公式只能用于只能用于求求恒力恒力做的功。做的功。L L是沿力是沿力F F的方向并且有的方向并且有F F存在时的物存在时的物体的体的对地的位移对地的位移（3
5、 3）功的公式中，）功的公式中，F F和和L L必须具备必须具备同时性同时性（5 5）如何找力与位移的夹角）如何找力与位移的夹角？对功的公式的进一步理解对功的公式的进一步理解（4 4）功是过程量，和某段位移相对应，）功是过程量，和某段位移相对应，计算功时必须明确是哪个力在哪个过程中对计算功时必须明确是哪个力在哪个过程中对哪个物体做功。哪个物体做功。判一判：判一判：运动员用运动员用50N50N的力将静止的足球踢出，的力将静止的足球踢出，足球在草地上滚动了足球在草地上滚动了3030m停下，则运动员对足停下，则运动员对足球做的功是球做的功是15001500J。答案：答案：答案：答案：-答案：答案：答
6、案：答案：-F 乙 L F L LF L F F丙丙甲甲丁丁 轻轻告诉你轻轻告诉你:寻找寻找“”可以将力的方向向位移方向可以将力的方向向位移方向旋转，当力的方向与位移方向相同时，力的方向所转过的旋转，当力的方向与位移方向相同时，力的方向所转过的较小的较小的角度就是力与位移方向的夹角。角度就是力与位移方向的夹角。辨认力的方向与位移方向的夹角辨认力的方向与位移方向的夹角对功的公式的进一步理解对功的公式的进一步理解（6 6）功与物体受力后通过这段位移）功与物体受力后通过这段位移做什么运动有关吗？做什么运动有关吗？FFLf f1 1f f1 1（1 1）F=fF=f1 1，物体匀速，物体匀速（2 2）
7、FfFf2 2，物体加速，物体加速FFLf f2 2f f2 2无关！无关！（7 7）功是标量，只有大小没有方向，）功是标量，只有大小没有方向，但有正负。但有正负。对功的公式的进一步理解对功的公式的进一步理解思考：功的正负的意义是什么呢？思考：功的正负的意义是什么呢？三正功和负功三正功和负功（1 1）当）当=0=0时，时，coscos=1=1，W=FLW=FL（2 2）当）当0 0/2/2时，时，coscos0 0，W W0 0，这表示力这表示力F F对物体做对物体做正功正功（3 3）当）当=/2/2时，时，coscos=0=0，W=0W=0。这表示力。这表示力F F的方向跟位移的方向跟位移l
8、 l的方向垂直，力的方向垂直，力F F不做功。不做功。（4 4）当）当/2/2 时，时，coscos0 0，W W0 0。这表示力这表示力F F对物体对物体做做负功负功往往说成往往说成“物体克服物体克服某力做功某力做功”（取绝对值）（取绝对值）1.探究cosFlW 中中W W的正负的正负若物体做曲线运动，利用若物体做曲线运动，利用力力F和速度和速度v的夹角的夹角来判断做。来判断做。时，力对物体做正功；时，力对物体做正功；时，力对物体不做功。时，力对物体不做功。时，力对物体做负功（或物时，力对物体做负功（或物体克服力做功）。体克服力做功）。拓展：拓展：正功正功的物理意义的物理意义：（1 1）从动
9、力学角度考虑：）从动力学角度考虑：力力F F对物体做正功，这个力对物对物体做正功，这个力对物体来说是动力；体来说是动力；（2 2）从能量角度考虑：）从能量角度考虑：力力F F对物体做功，是向物体提供能对物体做功，是向物体提供能量的过程，即受力物体获得了能量。量的过程，即受力物体获得了能量。负功负功的物理意义的物理意义：（1 1）从动力学角度考虑：）从动力学角度考虑：力力F F对物体做负功，这个力是阻力；对物体做负功，这个力是阻力；对物体的运动起阻碍作用。对物体的运动起阻碍作用。（2 2）从能量角度考虑：）从能量角度考虑：力力F F对物体做负功，这个过程是受力对物体做负功，这个过程是受力物体向外
10、输出能量的过程，即负功表示物物体向外输出能量的过程，即负功表示物体失去了能量。体失去了能量。正功的意义是：力对物体做正功，表明此力的正功的意义是：力对物体做正功，表明此力的效果是促进物体的运动，是动力做功。效果是促进物体的运动，是动力做功。负功的意义是：力对物体做负功，表明此力的负功的意义是：力对物体做负功，表明此力的效果是阻碍了物体运动，是阻力做功。效果是阻碍了物体运动，是阻力做功。总结：功的正负表示是动力或阻力做功。总结：功的正负表示是动力或阻力做功。四合外力做功的求法：四合外力做功的求法：方法方法1：求出各个力所做的功，则合外力做求出各个力所做的功，则合外力做功等于各个力所做功的功等于各
11、个力所做功的代数和代数和。W总总=W1+W2+W3+.（注意：（注意：W W1 1、W W2 2、W W3 3本身包含正、负号）本身包含正、负号）方法方法2 2：先求出各个力的合力，再用先求出各个力的合力，再用cosFlW 求合外力功求合外力功 当一个物体在几个力的共同作用下发生一当一个物体在几个力的共同作用下发生一段位移时，这几个力对物体所做的总功如何求段位移时，这几个力对物体所做的总功如何求解？解？一个质量一个质量m=150kg150kg的雪橇，受到与水平方向成的雪橇，受到与水平方向成 3737角斜向上方的拉力角斜向上方的拉力F =500N=500N，在水平地面上向，在水平地面上向右移动的
12、距离右移动的距离l=5m=5m。雪橇与地面间的滑动摩擦力。雪橇与地面间的滑动摩擦力 F F阻阻=100N=100N，（，（cos37cos37=0.8=0.8）求：（求：（1 1）各个力对雪橇所做的功。）各个力对雪橇所做的功。（2 2）各个力对雪橇做的总功。）各个力对雪橇做的总功。（3 3）雪橇所受的合力。）雪橇所受的合力。（4 4）合力对雪橇做的功。）合力对雪橇做的功。FF阻FN370GV典例剖析典例剖析 （1）拉力拉力F对物体所做的功为对物体所做的功为 W1=Flcos37=2000J摩擦力摩擦力F阻对物体所做的功为阻对物体所做的功为 W2=F阻阻lcos180=-500J（2）各力做功的
13、代数和为）各力做功的代数和为 W=W1W2+W3+W4=1500J（3）物体所受的合力）物体所受的合力 F合合Fcos37 F阻阻300N（4）合力对物体所做的功为）合力对物体所做的功为 W=F合合l=1500JFF阻FN370GV重力和支持力对物体做功重力和支持力对物体做功W3,W4 均为均为0规范解答：规范解答：温馨提示：温馨提示：一个力要做功，两要素缺一不可。一个力要做功，两要素缺一不可。1 1、下列现象中，哪些力对物体做了功、下列现象中，哪些力对物体做了功 ()()A A、人推墙而墙不动时人的推力、人推墙而墙不动时人的推力 B B、在平直公路上行驶的汽车受到的重力、在平直公路上行驶的汽
14、车受到的重力 C C、人提着箱子前行时（箱子离地的高度不变）、人提着箱子前行时（箱子离地的高度不变）D D、起重机向上吊起货物时悬绳的拉力、起重机向上吊起货物时悬绳的拉力五、学以致用五、学以致用 巩固提高巩固提高D2 2、一学生用、一学生用100N100N的力将质量为的力将质量为0.5kg0.5kg的球迅的球迅速踢出，球在水平路面上滚出速踢出，球在水平路面上滚出20m20m远，则该远，则该学生对球做的功是：（学生对球做的功是：（）A A、2000J2000J B B、1000J1000J C C、16J16J D D、无法确定、无法确定温馨提示：温馨提示：功的公式功的公式W=W=FLCOSFL
15、COS中，中，F F和和L L必须具备必须具备同同时性，时性，即即在发生位移在发生位移L L的过程中力的过程中力F F始终作用在始终作用在物体上。物体上。五、学以致用五、学以致用 巩固提高巩固提高D3 3、在光滑的水平面和粗糙的水平面上各放一质量不同的木块，、在光滑的水平面和粗糙的水平面上各放一质量不同的木块，在相同的水平拉力作用下，通过相同的位移，拉力对木块做的在相同的水平拉力作用下，通过相同的位移，拉力对木块做的功：（功：（）A.A.在光滑的水平面上较多在光滑的水平面上较多 B.B.在粗糙的水平面上较多在粗糙的水平面上较多 C.C.一样多一样多 D.D.由小车运动所需的时间决定由小车运动所
16、需的时间决定温馨提示：温馨提示：力对物体做的功只与力对物体做的功只与F、l、三者三者有关，与物体的运动状态等因素无关有关，与物体的运动状态等因素无关一定要明了是一定要明了是五、学以致用五、学以致用 巩固提高巩固提高C4、起重机将质量为起重机将质量为100kg的重物竖直向上移动了的重物竖直向上移动了2，下列三种情况下，做功的力有哪几个下列三种情况下，做功的力有哪几个?分别做了多少分别做了多少功功?是正功还是负功是正功还是负功?总功是多少？总功是多少？(不计阻力，不计阻力，1010/s2)匀速；匀速；匀加速，加速度大小匀加速，加速度大小a10.2/s2 ；匀减速，加速度大小匀减速，加速度大小a20
17、.2/s2.五、学以致用五、学以致用 巩固提高巩固提高一、做功的两个必要因素一、做功的两个必要因素 1、作用在物体上的力、作用在物体上的力 2、物体在力的方向上发生一段位移、物体在力的方向上发生一段位移二、功的一般计算公式二、功的一般计算公式三、功是标量，国际单位制中单位为三、功是标量，国际单位制中单位为J四、功的正负的物理意义：四、功的正负的物理意义：力对物体做力对物体做正功正功，该力成为物体运动的，该力成为物体运动的动力动力 力对物体做力对物体做负功负功，该力成为为物体运动的，该力成为为物体运动的阻力阻力五、总功的求法五、总功的求法1、先求每一个力所做的功，在求它们的代数和；、先求每一个力所做的功，在求它们的代数和；2、先求合力，再求合力所做的功。、先求合力，再求合力所做的功。
