资源简介

(共26张PPT)
第1节　机械功
第一章　功和机械能
教学目标
运动员在举起杠铃的时候：
①上举的过程；
②举起后站着不动；
③举起后水平匀速前进。
马拉车在平直路面上前进。
运动员正在举起杠铃
马拉着车前进
请同学们回忆初中学过的功的知识，举例说明什么是做功过程？
新课引入
一个物体受到力的作用，并且在力的方向上发生一定的距离，我们就说这个力对物体做了功。
一段位移
温故知新
1.机械功：如果作用于某物体的恒力大小为 F，该物体沿力的方向运动，经过位移 s ，则 F 与 s 的乘积叫做机械功,简称功，用 W 表示。
一、机械功的含义
F
(1) 当力的方向与物体的运动方向一致，应如何计算这个力的功？
W＝F s
力的大小
位移的大小
力F对物体做的功
s
探究1：求恒力做的功
F
s
s⊥
s∥
F
W=F s∥=F·（scosα ）
其中 α为力的方向与位移的方向之间的夹角
分解位移
(2) 当力的方向与位移方向有一夹角，如何求该力所做的功呢？
W=F ∥ · s= (Fcosα) ·s
其中 α为力的方向与位移的方向之间的夹角
分解力
F
s
F
F⊥
F∥
F
(2) 当力的方向与位移方向有一夹角，如何求该力所做的功呢？
W＝F s cosα
力F对物体做的功
力的大小
位移的大小
力与位移的方向的夹角
功是一个标量.在国际单位制中单位是焦耳，简称焦，符号是J.
1J等于1N的力使物体在力的方向上发生1m的位移时所做的功，即 1J=1N×1m=1N m.
s
F
α
2.恒力做功的公式：
1.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。
2.W = Flcos α 仅适用于恒力做功，它是一个过程量，描述的是力在物体沿力的方向发生
位移的过程中的积累效应。
辨认力的方向与位移方向的夹角
α
F
s
甲
答案：α
α
F
s
乙
答案：π- α
α
F
s
丙
答案： α
α
F
s
丁
答案：π- α
【随堂练习1】已知力F与位移s同向，请根据F-s图像，计算物体在恒力F作用下前进5m所做的功。
F/N
s/m
10
5
据图知，物体在恒力F=10N的作用下前进了5m。
由公式可知， W＝Fs=50J 。
由图像可知，以 F 和 s 为邻边构成的矩形面积表示功的大小。
若F为变力，能否根据图像求出变力所做的功？
二、机械功的计算
F/N
s/m
4
3
2
1
0
2
4
6
10
8
【随堂练习2】已知力F与位移s同向，请根据F-s图像，计算物体在变力F作用下前进4m所做的功。
探究2：求变力做的功
无限细分
s/m
4
3
2
1
0
4
6
10
8
微元法
F/N
变力作用下的一段位移
细分为若干
等距离小段
每一小段中F 可近似为恒力，其做功大小为该小段对应的小矩形的面积
整个过程中F 所做功的大小近似等于所有小矩形面积之和
F/N
s/m
4
3
2
1
0
2
4
6
10
8
无限细分
F/N
s/m
4
3
2
1
0
2
4
6
10
8
据图知，物体在变力的作用下前进了4m所做的功为图像与坐标轴所包围的梯形的面积。
当力的方向与位移方向一致时，不论F是恒力还是变力，图像与坐标轴所包围的面积表示该力做功的大小。
由图像可知， W = 24J 。
这两种情况下，拉力 F 做功的效果相同么？
探究3：功的正负理解
(1) 当 0 ≤ α < π/2 时，cosα >0，W > 0，这时我们就说力对物体做正功，该力 F 对运动起促进作用，使物体获得能量；
(2) 当 π/2 < α ≤ π 时， cosα < 0 ， W < 0 ， 这时我们就说力对物体做负功，或者物体克服这个力做功，该力 F 对运动起阻碍作用，使物体消耗能量；
注意：正功、负功不表示方向相反，仅表示不同做功的效果！
(3) 当 α = π/2 时， cosα = 0，W = 0，这时我们就说力对物体做不做功；
(4) 当 α = 0 时， cosα = 1，W = Fs ，这就是作用力与位移同向的情况；
(5) 当 α = π 时， cosα = -1，W = - Fs ，这就是作用力与位移反向的情况.
在日常生活中，一个物体往往是在几个力的共同作用下发生一段位移，那么如何计算这几个力对物体所做的总功？
探究4：总功的计算
例题：一个质量m＝50kg的行李箱，受到与水平方向成37°角的斜向上方的拉力F=200N，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，（cos37o=0.8）求：
各个力对物体所做的功；(2)各个力对物体做功的代数和；
(3)合力对物体做的功.
v
F
θ
FN
G
f
W拉＝Fscosθ＝Fscos37°= 800J
阻力 f 做的功
Wf＝fscos180°＝－ fs =－ 500J
(3) F合＝F1 －f＝ Fcosθ－ f = 60N; W合= F合 s =300J
W拉＋W阻＝Fscos37°－F阻s =300J
(2) 各个力做功的代数和
拉力 F 做的功
解：(1)重力和支持力与运动方向垂直，对物体不做功
F1
F2
物体在某一过程中，各个力对物体做功的代数和合力对物体做的功相等。
典例分析
求总功的方法
（1）总功等于各个力所做功的代数和，即： W总=W1+W2+……+Wn
（2）总功等于合外力对物体所做的功，即：W总=F合 scosα
机械功
一、机械功的含义
二、机械功的计算
三、正功和负功的理解
四、总功的求法
1.两质量相等的物体A、B分别放在粗糙水平面上和光滑的水平面上，在同样的拉力F作用下，产生相同的位移s，则拉力( )
A、对A做的功多 B、对B做功多
C、一样多 　 D、以上都有可能
粗糙 光滑
A B
F F
θ θ
C
跟踪练习
2.关于功的论述，下列说法正确的是( )
A、大的力一定比小的力做的功多
B、+5J的功比-5J的功多
C、+10J功比+5J的功多
D、+5J的功与-5J的功方向相反
C
3.用拉力F将一个重为5N的物体匀速升高3m，在这个过程中（ ）
A．拉力F对物体做的功是15J
B．物体克服重力做的功是15J
C．合力对物体做的功是15J
D．合力对物体的功为0
ABD
4.如下图，人站在自动扶梯上不动，随扶梯向上匀速运动，下列说法中正确的是(　 　 )
A．重力对人做负功　　
B．摩擦力对人做正功
C．支持力对人做正功
D．合力对人做功为零
ACD
谢谢
大家

展开更多......

收起↑