高一物理能量與功

第一頁，共42頁。1一、能量、勢能(shìnéng)、動能、機械能相互作用的物體憑借其位置而具有(jùyǒu)的能量叫做勢能。是一個守恒(shǒuhénɡ)量，且有不同的表現(xiàn)形式。1.勢能EP：能量第一課時第二頁，共42頁。2物體由于(yóuyú)運動而具有的能量叫做動能。2.動能(dòngnéng)EK3.機械能：動能(dòngnéng)和勢能的統(tǒng)稱如：高空飛行的飛機由于運動而具有動能，同時由于具有高度而具有重力勢能。動能：第三頁，共42頁。3一、功的概念(gàiniàn)如果一個物體受到力的作用,并且在力的方向上發(fā)生了位移,我們(wǒmen)就說這個力對物體做了功.紋絲不動!!勞而無功(láoérwúgōng)(有力無距)真辛苦!!徒勞無功(有力有距，但力⊥距)判斷:有無做功1.定義：第四頁，共42頁。4勻速不勞無功(wúɡōnɡ)(有距無力)力與位移方向相同(xiānɡtónɡ)，力做功歸納:做功的兩個必要條件〔1〕作用在物體上的力．〔2〕物體在力的方向發(fā)生(fāshēng)一段位移這兩個條件是嚴格的，缺一不可

！馬拉著車前進第五頁，共42頁。51、力的方向與物體的運動方向一致物體m在水平力F的作用下水平向前行駛的位移為S，如下圖，那么力F對物體所做的功為：W=FSF表示(biǎoshì)恒力的大小，S表示(biǎoshì)位移的大小，W表示(biǎoshì)力對物體所做的功如何(rúhé)求一個力做了多少功呢？二、功的表達式第六頁，共42頁。62、如果力的方向與運動方向垂直(chuízhí)

當力的方向跟位移方向垂直(chuízhí)時，物體在力的方向上沒有發(fā)生位移，力對物體不做功，即做功為零。即W＝0F勻速運動S第七頁，共42頁。7SFFFαFαFα分析(fēnxī)：根據(jù)力的等效性原理(yuánlǐ),可以把計算F做功的問題轉(zhuǎn)化為分別求F1和F2做功的問題W1=F1S=FCOSαSW2=0∵W=W1+W2∴W=FSCOSα3、當力的方向與位移(wèiyí)方向成某一角度時拉力F做的功W=？F2F1理解：在位移方向的分力與位移的乘積第八頁，共42頁。81、公式(gōngshì)：W=FScosα其中α為F與s的夾角，F(xiàn)是恒力的大小，s一般是物體相對地面的位移，而不是相對于和它接觸(jiēchù)的物體的位移.〔力的作用點發(fā)生的位移〕功的公式(gōngshì)：2、單位國際單位：焦耳〔焦〕單位符號：J１Ｊ＝１Ｎ×１m=1N·m第九頁，共42頁。9木頭在起重機的拉力作用下?能增加列車在機車牽引力的作用下

?能增加握力器在手的壓力(yālì)作用下？能增加力對物體(wùtǐ)做了功第十頁，共42頁。10公式只適用于恒力做功.即力的大小和方向恒定且受力物體(wùtǐ)沿著確定直線運動。〔力和位移的夾角恒定〕計算功時必須明確(míngquè)是哪個力在哪個過程中對哪個物體做功。力做功多少只與Ｆ、Ｓ及二者夾角余弦有關(guān)，而與物體的加速度大小、速度大小、運動時間(shíjiān)長短等都無關(guān)，即與物體的運動性質(zhì)無關(guān)，同時與有無其它力做功也無關(guān)。功是能量的變化的量度，力對物體做多少功，那么物體的能量就改變多少。3.物理意義：4.功是過程量：5.適用條件:變力做功利用微元法、圖像法、平均法、動能定理等方法處理。第十一頁，共42頁。116.功是標量，只有(zhǐyǒu)大小，沒有方向，但是有正負.①當0≤α＜90°時cosα>0,W＞0，力對物體做正功；表示動力(dònglì)對物體做功。假設(shè)物體做直線運動，由力和位移(wèiyí)夾角來判斷較方便。②當α=90時，cosα=0、W=0，力對物體不做功；③當90°＜α≤180°時，cosα<0,W＜0，力對物體做負功或說成物體克服這個力做功.表示阻力對物體做功。假設(shè)物體做曲線運動，利用力和速度的夾角來判斷做。①０≤α＜９０Ｏ時，力對物體做正功；②α＝９０Ｏ時，力對物體不做功。③９０Ｏ＜α≤１８０Ｏ時，力對物體做負功〔或物體克服力做功〕。第十二頁，共42頁。12正功的意義是：力對物體做正功，說明此力的效果(xiàoguǒ)是促進物體的運動，是動力做功。負功的意義是：力對物體做負功，說明此力的效果是阻礙了物體運動，是阻力(zǔlì)做功。功是標量，但有正負。功的正負只表示力做功(zuògōng)的效果,決不表示方向,也不表示大小。即：表示是動力或阻力做功(zuògōng)。一個力對物體做負功，也可說成物體克服這個力做了功〔正值〕做功正負看夾角：銳〔角)正〔功)、鈍〔角〕負〔功〕、直〔角〕為零。第十三頁，共42頁。13例1：某一物體以一定初速度在粗糙(cūcāo)水平面做勻減速直線運動，假設(shè)阻力做－20J功，也可以(kěyǐ)講物體克服阻力做了20J功。比較(bǐjiào)－8J的功與5J的功誰大？第十四頁，共42頁。142.如下圖，靜止在光滑水平面上(miànshànɡ)的物體質(zhì)量m＝25kg，在與水平方向成60°角斜向上的力F作用下運動10s，F(xiàn)＝10N，求在這10s內(nèi)力F所做的功。(取g＝10m/s2)第十五頁，共42頁。15總功等于各個(gègè)力對物體所做功的代數(shù)和，也等于合力對物體所做的功。三、求總功第十六頁，共42頁。16光滑水平(shuǐpíng)面上，物體受到兩個沿水平(shuǐpíng)方向互相垂直的大小分別為3N和4N的恒力，從靜止開始運動10m,求每個力做的功和合力做的功。由上可知(kězhī)，總功的計算是標量運算，不符合平行四邊形定那么F1=4NF2=3NF=5Nθ第十七頁，共42頁。174.用水平恒力F作用于質(zhì)量為M的物體，使之在光滑的水平面上沿力的方向移動(yídòng)距離L，恒力做功為W1，再用該恒力作用于質(zhì)量為m(m<M)的物體上，使之在粗糙的水平面上移動(yídòng)L，恒力做功為W2，那么兩次恒力做功的關(guān)系是()Aw1>w2Bw1<w2Cw1=w2D無法判斷C此題說明了一個力所做的功只由力和力的方向上發(fā)生的位移決定,跟物體是否還受到其它力作用,以及物體的運動(yùndòng)情況均無關(guān)第十八頁，共42頁。185．一人乘電梯從1樓到20樓，在此過程中經(jīng)歷(jīnglì)了先加速，后勻速，再減速的運動過程，那么電梯對人的支持力的做功情況是()A．加速時做正功，勻速時不做功，減速時做負功B．加速時做正功，勻速和減速時做負功C．加速和勻速時做正功，減速時做負功D．始終做正功解析：在加速、勻速、減速的過程中，支持力與人的位移方向始終相同(xiānɡtónɡ)，所以支持力始終對人做正功，故D正確。答案：D第十九頁，共42頁。196．同一個物體，分別(fēnbié)沿兩個光滑斜面由B、C勻速提升到A。如下圖，假設(shè)沿兩個斜面的拉力分別(fēnbié)為FB、FC。兩個過程中拉力做的功分別(fēnbié)為WB、WC。那么()A．WB>WCFB<FCB．WB＝WCFB<FCC．WB>WCFB＝FC D．WB＝WCFB＝FC第二十頁，共42頁。20小結(jié)(xiǎojié)1、做功(zuògōng)的兩個不可缺少的因素作用(zuòyòng)在物體上的力在力的方向上移動的位移2、功的計算W=FScosαa、功一定要指明是哪個力對物體做的功b、力必須是恒力第二十一頁，共42頁。21力物體(wùtǐ)在力的方向上發(fā)生(fāshēng)的位移力的大小(dàxiǎo)位移的大小正不做負先求合外力，再求合外力的功

先求每個力的功，再求各力做功的代數(shù)和

第二課時第二十二頁，共42頁。221、質(zhì)量(zhìliàng)為m的物體沿傾角為θ的斜面勻速滑下，在通過位移L的過程中()LLsinLcosD.摩擦力對物體做正功，數(shù)值為mgLsinB第二十三頁，共42頁。232.物體(wùtǐ)A的質(zhì)量為2kg，置于粗糙的水平面上，水平拉力F大小為2N，不計繩子與滑輪的摩擦和滑輪的質(zhì)量，物體(wùtǐ)剛好做勻速直線運動，在物體(wùtǐ)A移動l的過程中，求拉力F做功？FA要點(yàodiǎn)：l為F的作用點發(fā)生的位移方法(fāngfǎ)二：等效法A受拉力做的功為F做的功第二十四頁，共42頁。24平均(píngjūn)力法：假設(shè)變力大小隨位移(wèiyí)是線性變化，且方向不變時，可將變力的平均值求出后用公式一、變力做功(zuògōng)求解對象第二十五頁，共42頁。25變力的功W可用F－L圖線所包圍的面積(miànjī)表示．L軸上方的面積(miànjī)表示力對物體做的正功的多少，L軸下方的面積(miànjī)表示力對物體做的負功的多少．FL適應(shìyìng)對象適應(shìyìng)對象適應對象：當力的大小不變，力的方向時刻與速度同向或反向時.解題方法：可用微元法將曲線分成無限個小元段，每一小元段可認為恒力做功，總功即為各個小元段做功的代數(shù)和.第二十六頁，共42頁。26答案(dáàn)－2μmgπR第二十七頁，共42頁。27把一個物體從地面豎直向上拋出去，該物體上升的最大高度是h，假設(shè)(jiǎshè)物體的質(zhì)量為m，所受的空氣阻力恒為f,那么在從物體被拋出到落回地面的全過程中〔〕A、重力所做的功為零

B、重力所做的功為2mghC、空氣阻力做的功為零

D、空氣阻力做的功為-2fhAD〔分段法〕空氣阻力(zǔlì)做的功在數(shù)值上等于阻力(zǔlì)與全程物體路程的乘積練習(liànxí)第二十八頁，共42頁。283.如圖，一根繩子繞過高4m的滑輪〔大小、摩擦均不計〕，繩的一端拴一質(zhì)量為10kg的物體，另一側(cè)沿豎直方向(fāngxiàng)的繩被人拉?。僭O(shè)人拉住繩子前進3m，使物體勻速上升，那么人拉繩所做的功為()A．500JB．300JC.100JD．50J等效法(xiàofǎ)：化變力做功為恒力做功：假設(shè)某一變力的功和某一恒力的功相等，那么可以通過(tōngguò)計算該恒力的功，求出該變力的功。而恒力做功又可以用W=FScosa計算，從而使問題變得簡單。

第二十九頁，共42頁。29v0v0m1、滑動摩擦(huádònɡm(xù)ócā)力一定做負功嗎?MSMSmMv0m滑動摩擦(huádònɡm(xù)ócā)力f對m做負功W1=-fSm滑動摩擦(huádònɡm(xù)ócā)力f對Ｍ做正功W2=fSM一對滑動摩擦力對物體作功之和必定為負功滑動摩擦力對滑塊做負功滑動摩擦力對桌不做功滑動摩擦力既可以做正功，也可以做負功，還可以不做功。課堂討論第三十頁，共42頁。30FAB2、靜摩擦力(jìnɡm(xù)ócālì)一定不做功嗎?A和B相對(xiāngduì)靜止,一起加速運動靜摩擦力(jìnɡm(xù)ócālì)對A做負功W=-fS靜摩擦力對Ｂ做正功Ｗ＝fS一對靜摩擦力作功之和必定為零課堂討論第三十一頁，共42頁。31二、摩擦力做功(zuògōng)的特點與計算1．靜摩擦力做功(zuògōng)的特點(1)靜摩擦力可以做正功，也可以做負功，還可以不做功(zuògōng)．(2)一對互為作用力和反作用力的靜摩擦力所做功(zuògōng)的總和等于零．〔位移相等,f等大反向〕2．滑動摩擦(huádònɡm(xù)ócā)力做功的特點(1)滑動摩擦(huádònɡm(xù)ócā)力可以做正功，可以做負功，還可以不做功．(2)相互摩擦的系統(tǒng)內(nèi)，一對滑動摩擦(huádònɡm(xù)ócā)力所做的總功為負值．〔有相對位移，有能量的轉(zhuǎn)化〕第三十二頁，共42頁。321.關(guān)于摩擦力做功的以下說法中正確的選項是()A．滑動摩擦(huádònɡm(xù)ócā)力阻礙物體的相對運動，一定做負功B．靜摩擦力起著阻礙物體的相對運動趨勢的作用，一定不做功C．靜摩擦力和滑動摩擦(huádònɡm(xù)ócā)力一定都做負功D．滑動摩擦(huádònɡm(xù)ócā)力可以對物體做正功D第三十三頁，共42頁。332.質(zhì)量為M的木板放在光滑水平面上，如下圖．一個(yīɡè)質(zhì)量為m的滑塊以某一速度沿木板外表從A點滑至B點，在木板上前進了L，同時木板前進了x，假設(shè)滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)為μ，求摩擦力對滑塊、對木板所做的功各為多少？第三十四頁，共42頁。34三、作用力、反作用力做功(zuògōng)的特點比較一對作用力和反作用力做的功時，不要只看到力的大小是否相等，方向是否相反，還要注意分析兩物體在相應(xiāngyīng)力的作用下的位移情況．3.關(guān)于兩個(liǎnɡɡè)物體間的一對作用力和反作用力的做功情況，以下說法正確的選項是()A．作用力做功，反作用力一定做功B．作用力做正功，反作用力一定做負功C．作用力和反作用力可能都做負功D．作用力和反作用力做的功一定大小相等都做負功。如：兩個條形磁鐵同名磁極相對互相靠近過程中，一對磁力均做負功等。C第三十五頁，共42頁。351.如下(rúxià)圖，一根不計質(zhì)量的輕繩通過定滑輪分別與M和m連接，置于光滑水平地面上，木板質(zhì)量為M，長度為L，小木塊質(zhì)量為m，小木塊與木板間的動摩擦因數(shù)為μ.開始時木塊靜止在木板左端，現(xiàn)用水平向右的拉力F將m拉至木板右端，拉