鲁科版高中物理必修第二册精品课件 第1章 功和机械能 第1节 机械功 (4).ppt

重难探究?能力素养全提升探究一功的理解与计算[情境导引]如图所示为生活中常见的情境。(1)各图中人是否对物体做功?(2)图丙中,人对拖把做功等于力与位移的乘积吗?要点提示(1)甲图中,杠铃不动,没有位移,人对杠铃没有做功;乙图中,花在力的方向上没有位移,人对花没有做功;丙图中,拖把在人对它的力的方向上发生了位移,人对拖把做功。(2)人对拖把的力与其位移不同向,功等于位移与位移方向上的力的乘积。[知识归纳]1.力对物体做功的两个必要因素①做功的力;②物体在力的方向上发生的位移。与物体运动的快慢、运动的性质、接触面是否光滑、物体质量的大小等均无关系。2.功是一个过程量功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。3.对W=Fscosα的理解(1)W=Fscosα仅适用于计算恒力做功。(2)F表示力的大小,s表示力的作用点相对于地面的位移的大小(s也常常说是物体相对于地面的位移大小),α表示力和位移方向间的夹角,0°≤α≤180°。画龙点睛公式W=Fscosα可理解为“功等于沿力F方向的分位移与力的乘积”,也可以理解为“功等于位移与沿位移方向的分力的乘积”。[应用体验]典例1如图所示,质量为m=2kg的物体静止在水平地面上,受到与水平地面夹角为θ=37°、大小F=10N的拉力作用,在水平方向上移动了s=2m,物体与地面间的动摩擦因数μ=0.3,g取10m/s2,cos37°=0.8,sin37°=0.6。求:(1)拉力F所做的功W1;(2)摩擦力f所做的功W2;(3)重力G所做的功W3;(4)弹力N所做的功W4。解析(1)对物体进行受力分析,如图所示。W1=Fscosθ=10×2×0.8J=16J。(2)N=G-Fsinθ=20N-10×0.6N=14N,f=μN=0.3×14N=4.2NW2=fscos180°=-4.2×2J=-8.4J。(3)W3=Gscos90°=0。(4)W4=Nscos90°=0。答案(1)16J(2)-8.4J(3)0(4)0规律方法计算恒力做功要注意的三个问题(1)某力对物体做功只跟这个力和物体的位移以及力与位移间的夹角有关,跟物体是否还受其他力的作用无关。(2)力F与位移s必须具有同时性,即s必须是力F作用过程中的位移。(3)计算功时一定要明确是在哪段位移过程中对哪个物体做的功。针对训练1如图所示,物体在力的作用下在水平面上发生一段位移s,设在这四种情况下力F和位移s的大小都相同,F=10N,s=1m,角θ的大小如图所示,分别说明每种情况下力F做功的正负,并求出功。解析甲图中力F做正功W1=Fscos(180°-θ)=Fscos30°=5J乙图中力F做负功,W2=Fscos(180°-30°)=Fscos150°=-5J丙图中力F做正功,W3=Fscos30°=5J丁图中力F做正功,W4=Fs=10J。答案见解析探究二对正功和负功的理解[情境导引]如图甲所示,前面的人向前拉车,后面的人向后拉车。如图乙所示,推出的铅球在空中运动。(1)前面、后面的人对车做功有何不同?(2)铅球在上升、下降过程中,铅球的重力做功情况始终相同吗?要点提示(1)前面的人对车的拉力与小车位移方向的夹角小于90°,做正功;后面的人对车的拉力与小车位移方向的夹角大于90°,做负功。(2)推出的铅球在上升过程中,重力方向与速度方向夹角大于90°,重力对铅球做负功;铅球在下落过程中,重力方向与速度方向的夹角小于90°,重力对铅球做正功。[知识归纳]1.功是标量(1)功是标量,只有大小,没有方向。功的正、负并不表示功的方向,也不是数量上的正与负。我们既不能说“正功与负功的方向相反”,也不能说“正功大于负功”,它们仅表示做功效果不同。(2)一个力对物体做负功,往往说成物体克服这个力做了功。2.判断力是否做功及做功正、负的方法看力F的方向与位移s的方向间的夹角α——常用于恒力或方向不变的变力做功的情形。例如(如图所示),光滑水平面上有一光滑斜面b,a从斜面顶端由静止滑下,b对a的支持力N对a物体做了负功,因为支持力N与位移s之间的夹角始终大于90°。3.正功、负功的物理意义功的正负由力和位移之间的夹角决定,所以功的正负不表示方向,而只能说明做功的力对物体来说是动力还是阻力。[应用体验]典例2(多选)如图所示,人站在自动扶梯上不动,随扶梯向上匀速运动,下列说法正确的是(ACD)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.合力对人做功为零解析