高中物理人教版 (2019)必修 第二册1 功与功率教学课件ppt

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任何人类活动都离不开能量
在长期的科学实践中，人们发现不同形式的能量可以互相转化,并且能量的转化与功的概念紧密相连。这是因为,如果在一个过程中存在做功的现象，就必然存在能量变化的现象，功的计算能够为能量的定量表达及能量的变化提供分析的基础。
横县百合完全中学——韦衍虎
力对物体做的功：为力的大小与重物移动距离的乘积。
物体运动的方向与力的方向不一致，这时应当怎样计算 功呢？
①与位移方向一致的分力F1
②与位移方向垂直的分力F2
分力F2上与位移垂直，垂直无功，所以F所做的功等于分力F1做的功。
WF=F1·l=Fcsα·l
①与力方向一致的分位移l1
②与力方向垂直的分位移l2
分位移l2与力垂直，垂直无功，所以F所做的功发生分位移l1上。
WF=F·l1=Flcsα
力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小、力和位移的夹角的余弦这三者的乘积。
只有大小，没有方向，因此合外力做的功等于各个力做功的代数和。
1J=1N×1m=1N·m
例如运动员用50N的力将蓝球水平扔出，蓝球在空飞了2m被截住，则运动员对蓝球做的功是100J。对吗？
例1：如图表示物体在力F的作用下在水平面上发生了一段位移l，分别计算这三种情形下力F对物体做的功。设这三种情形下力F和位移l的大小都是一样的：F=10N，l=2m。角θ的大小如图所示。
a=180-θ=30〫
a=180-θ=150〫
思考：功是标量，它的正、负表示什么意思呢？
W=Flcsα，从余弦函数图像可以看出功有正负。
①当α=π/2时，csα=0，W=0。这表示力F的方向跟位移L的方向垂直，即力F不做功。
例如，物体在水平桌面上运动，重力G和支持力FN都与位移方向垂直，这两个力都不做功。
②当0＜α＜π/2时， csα＞0，W＞0，这表示力F对物体做正功；
例如，人用力拉车前进时，人的拉力F对车做正功。
③当π/2＜α≤π时，csα＜0，W＜0。这表示力F对物体做负功。
④当α=0时，csα=1，即W=Fl。
例如，要使运动的小车减速时，人向后拉车的力F对车做负功。
表示动力或阻力做功；得到能量或失去能量。
思考：怎么比较功的大小？
注意：说力对物体做负功，可以说物体克服这个力做了功。
如：力对物体做了-1J的功，可以说物体克服这个力做了1J功，这两种说法是一样的。
你有钱-5元，一般我们都会说成你有欠钱5块。
我们学习了一个力对物体所做的功的求解方法，而物体所受的力往往不止一个，那么如何求解这几个力对物体所做的功呢？
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，是各个力分别对物体所做功的代数和。
课本例题：一个质量为150kg的雪橇，受到与水平方向成θ＝37°角斜向上方的拉力，大小为500N，在水平地面上向右移动的距离为5m。地面对雪橇的阻力为100N，（cs37〫=0.8 ）求各力对雪橇做的总功。
（1）确定研究对象，构建模型：
（2）对雪橇进行运动分析和受力分析：
③地面对雪橇向上的支持力FN；
④水平向右的摩擦力f；
⑤与水平方向成θ＝37°角斜向上方的拉力F。
3）根据力与运动方向的关系，判断各个力做功情况。
①重力与支持力与运动方向垂直，垂直无功；
②摩擦力与运动方向相反，阻力，做负功；
③拉力与运动方向夹角为37〫小于90度，动力，做正功。
拉力F对雪橇所做的功为：W1= Flcs37°=2000J
摩擦力F阻对雪橇所做的功为：W2= F阻lcs180°= -500J
所以各力做功的代数和为：W=W1+W2+W3+W4=1500J
重力和支持力对雪橇不做功，W3 , W4 均为0
雪橇所受的合力 F合＝Fcs37°- F阻＝300N
合力对雪橇所做的功为 W= F合l=1500J
这种解法要非常熟练正交分解法。