高一物理功的概念教科版 知识精讲 知识精讲.docVIP

高一物理功的概念教科版 知识精讲 【本讲教育信息】 一. 教学内容： 功的概念 二. 知识点分析： 知识点 功的概念 （1）功的物理意义：功是力对空间的积累，是过程量，功的大小取决于力和在力的方向上发生的位移，与物体的速度大小及运动规律无关。 （2）做功的条件：力和在力的方向发生位移是做功的两个必要条件。 （3）正功和负功的意义：由功的公式可知 当时，； 当时，，表示力对物体做正功； 当时，，表示力对物体不做功； 当时，，表示力对物体做负功，又可以说成物体克服某力做功。 引申：若力与物体运动速度的夹角，表示力对物体运动起动力作用，动力对物体做正功；若力与物体运动速度的夹角，力对物体不做功；若力与物体运动速度的夹角，表示力对物体的运动起阻力作用，阻力对物体做负功。 （4）多个力同一运动过程和不同力不同运动过程做功问题 当物体在几个力共同作用下发生一段位移时，可以求出每一个力做的功，然后求出它们的代数和即为总功，；也可以先求出这几个力的合力，再求出合力做的功即为总功。 在不同力的作用，不同过程中，可以求出每一个过程中各个力的功，再求每个过程功的代数和，即。 三. 重点、难点 1. 功的公式 （1）式中F是恒力，x是在力的作用下质点的位移，是力的方向与位移方向间的夹角。 （2）力对物体做功，只与F、x、三者有关，与物体的运动状态无关。 （3）功是标量，而力和位移都是矢量，力和位移都可以按矢量法则进行分解，若将x沿力的方向和垂直力的方向分解，如图（1）所示，这时功等于力与位移在力的方向上的分量的乘积，即，若将F沿位移方向和垂直位移方向分解，如图（2）所示，这时功等于力在位移方向上的分量与位移的乘积，即，不管采用何种方法计算，其结果是相同的。 （1） （2） （4）功的正负 ①当时，，力对物体做正功。 ②当时，，力对物体做负功，或叫做物体克服这个力做功。 ③当时，，力对物体不做功。 2. 如何判断某力对物体是否做功 判断一个力对物体是否做功，可根据该力和物体位移方向的夹角是否为，或力与物体速度方向的夹角是否总是来确认力是否对物体做功，例如：如图所示，斜面体a放在光滑水平桌面上，物体b由光滑斜面的顶端从静止开始滑下，由题意可知物体b下滑的同时，斜面体a将沿桌面向右运动，由图中可知，物体b所受斜面的弹力，虽然垂直斜面，但它与物体b的位移x的夹角大于，所以弹力对物体b做负功。 3. 分析摩擦力做功 （1）滑动摩擦力和静摩擦力都可以对物体不做功。 如图（1）所示，物块A从斜槽上滑下，最后停在固定的平板车B上，在物块A与平板车B相对滑动的过程中，平板车B所受的滑动摩擦力不做功。 （1） 如图（2）所示，有一水平圆形转盘绕竖直轴以角速度转动，在离轴心为r处有一质量为m的木块随圆盘一起做匀速圆周运动，在转动过程中，木块m有沿半径向外运动的趋势，则它所受静摩擦力方向沿半径指向圆心，所以该力始终与速度方向垂直，此种情况下木块所受的静摩擦力对它不做功。 （2） （2）滑动摩擦力和静摩擦力都可以对物体做负功。 在（1）图中，在物块A与平板车B相对滑动的过程中，物块所受的滑动摩擦力与物块做负功。 如图（3）所示，在一与水平方向夹角为的传送带上，有一物体A随传送带一起匀速向下运动，在这里静摩擦力对物体A做负功。 （3） （3）滑动摩擦力和静摩擦力都可以对物体做正功。 在图（1）中，如果平板车不固定，且地面光滑，在物块A滑上平板车B的过程中，物体对平板车的滑动摩擦力与平板车运动方向相同，在这里滑动摩擦力对平板车做正功。 在图（3）中，如果物体A随传送带一起匀速向上运动，物体A所受静摩擦力与物体位移方向一致，静摩擦力对物体A做正功。 【典型例题】 例1. 静止在光滑水平面上的物体质量为25kg，在与水平方向成角斜向上的力F作用下运动10s，已知F=10N，求在这10s内力F所做的功。（g取） 解析：根据牛顿运动定律和运动学规律求出位移，再由功的定义求解。 力F在竖直方向上的分力，而重力，显然，故物体受力情况如图所示，为水平面对物体的支持力。 由牛顿第二定律得物体的加速度为 10s内物体的位移为 10s内力F所做的功为 。 答案：50J 例2. 如图所示，木块A放在木块B的左上端，用恒力F将A拉至B的右端，第一次将B固定在地面上，F做的功为；第二次让B可以在光滑的地面上自由滑动，F做的功为，比较两次做功，应有 A. B. C. D. 无法比较 解析：根据功的定义，力F做的功只与力的大小及力的方向上发生的位移大小的乘积有关，位移的大小与参考系的选择有关，在没有指定参考系时，一般是以地球为参考系，A物相对于B的位移在两种情况下是一样的，但在第一种情况中，B相