鲁科版物理必修二1.1机械功.ppt

* * 学案1 机械功 1(（1）机械功的定义 (1)机械功的定义 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。 (2)计算功的公式 ①力的方向与物体运动方向一致时，功的大小等于力的大小与位移大小的乘积，W=Fs； ②当力的方向与运动方向成某一角度时，功的大小等于力的大小、位移的大小、力与位移夹角的余弦这三者的乘积，W=Fscosα。 学点1 机械功的含义 拓展：对W=Fscos?的两种理解： ①功是力F在位移s上的分力“Fcos?” 与s的乘积。 把力F分解为两个分力：沿位移方向的 分力F1=Fcos?，沿垂直位移方向的分力F2 =Fsin?，如图1-1-1中甲所示。 由于物体在分力F1的方向上发生了 一段位移，因此分力F1做的功W1=F1s=Fscos?；物体在分力F2的方向上没有发生位移，因此分力F2做的功为0。所以力F对物体所做的功W=Fscos?。 ②功是力F与在力的方向上的位移“scos?”的乘积。 如图1-1-1中乙所示，将位移s沿力的方向和垂直于力的方向分解，则沿力方向的位移s1=scos?，故W=Fs1=Fscos?。 图1-1-1 (3)机械功的单位 在国际单位制中，功的单位是焦耳，简称焦，符号是J。 如果1 N的力使物体在力的方向上发生了1 m的位移，那么这个力对该物体所做的功就是1 J。也就是1 J=1 N×1 m=1 N·m。 【例1】物体沿直线运动的v-t图象如图1-1-2所示，已知在第1秒内合外力 对物体做的功为W，则( ) A.从第1秒末到第3秒末合外力做功为4W B.从第3秒末到第5秒末合外力做功为-2W C.从第5秒末到第7秒末合外力做功为W D.从第3秒末到第4秒末合外力做功为-0.75W 图1-1-2 C D 【解析】设0~1秒加速度为a，合外力F=ma，位移s=(1/2)at2=a/2。1~3秒末加速度a13=0,F13=0，W13=0,故A错。3~5秒末加速度a35=-a/2，F35=-ma/2=-F/2，s35=-(1/2)a35t352=a,W35=-W,故B错。5~7秒末 a57=-a/2,F57=-F/2,s57=-a。W57=W，故C正确。3~4秒末，s34=(3/4)s35=(3/4)a,F34=F35=-F/2,W34=-0.75W，故D正确。 求某力做功，首先要明确该力是恒力还是变化的，对于恒力要严格按恒力做功的定义式进行计算。 1 一滑块在水平地面上沿直线滑行，t=0时其速度为1 m/s。从此刻开始在滑块运动方向上再施加一水平作用力F，力F和滑块的速率v 随时间的变化规律分别如图1-1-3(a)和如图1-1-3(b)所示。设在第1 s内、第2 s内、第3 s内力F对滑块做的功分别为W1、W2、W3，则以下关系式中正确的是( ) A.W1=W2=W3 B.W1W2W3 C.W1W3W2 D.W1=W2W3 图1-1-3 B 学点2 机械功的计算 (1)正功和负功 ①当?=0°时，cos?=1，W=Fs。 ②当?=90°时，cos?=0，W=0。这表示力F的方向跟位移s的方向垂直时，力F不做功。 ③当?90°时，cos?0，W0。这表示力F对物体做正功，如图1-1-4中(a)所示。 ④当90°?≤180°时，cos?0，W0。这表示力F对物体做负功，如图1-1-4中(b)所示。一个力对物体做负功，往往说成物体克服这个力做功(绝对值)。 图1-1-4 拓展：功是标量，没有方向，对功的正负，可以从两个方面加以理解： 不能把负功的负号理解为力与位移方向相反，更不能错误地认为功是矢量，负功的方向与位移方向相反 说明 物体克服外力做功，向外输出能量(以消耗自身的能量为代价)，即负功表示物体失去了能量 力对物体做负功，这个力是阻力，对物体的运动起阻碍作用 负功 力对物体做功，向物体提供能量，即受力物体获得了能量 力对物体做正功，这个力对物体来说是动力 正功 能量角度 动力学角度 意义 (2)合力的功 在功的问题中，时常计算物体受的合力做的功，由合力与分力的等效替代关系知，合力与分力做的功也是可以等效替代的。一个