1、第四章 机械能与能源,第一节 功,本章定量研究机械运动中的能量及其相互转化，学会利用功能的观点处理物体的运动问题。,温故而知新:初中时学过的功的概念,1功：一个物体受到_的作用，如果在 上通过一段_，这个力就对物体做了功；,2功的单位：_，符号_；,4做功的两个不可缺少的因素： 和 ；,3公式： _,力,力的方向,距离,力,在力的方向上通过一段距离,焦耳,J,W=FS,（此）,一.功的概念,1.功的定义： 一个物体如果受到力的作用，并在力的方向上发生一段位移，物理学中就说此力对物体作了功。,【观察与思考】 在下述机械或人的工作过程中，有什么共同特点？ 1.机械或人给工作对象施以力的作用； 2.
2、工作对象沿力的方向发生了位移。,2.作功的要素： 力和在 力的方向上发生的位移。3.谈做功一定要清楚是哪个力对物体做的功。4.功是一个过程量反映了力在过程中对空间位移的积累。,这个定义与初中时定义有什么不同呢？,对应性,位移,【讨论与交流1】 下面三幅图片所描述的情景中，判断“人是否对物体做了功呢”？,作功的两要素（力和在此力的方向上发生的位移）就是判断此力是否做功的依据。,一.功的概念,有做功,没有做功,有力，并在力的方向有位移,没有做功,有力，但没有位移,有力，也有位移，但方向？,情况1:力与位移在同一方向,例:如图所示,物体在方向向右F=5N的恒定水平作用力下, 在光滑的地面上向前运动了
3、S=2m的位移,求力F对物体所做的功,当力F的方向与物体位移S的方向一致时： W=FS,解: W=Fs=52J=10J,思考:如果地面不是光滑的,f=2N时,其它条件不变，恒力F=5对物体做的功有没有改变?建议从公式出发来考虑。,不变!,二.功的计算,W=Fs=52J=10J,一个力所做的功只由这个力和此力的方向上发生的位移决定。跟物体是否还受到其它力作用,以及物体的运动情况（加速、减速等）均无关。,注意,某同学用F=10N的力突然推动物理书，书离开手后沿力F的方向直线前进了S=0.3m的位移。F所做的功（ ）,A、W=FS=(100.3)J=3J。B、没有做功。C、有做功，但不能用W=Fs计
4、算大小。,二.功的计算,【思考】,C,力与位移是否对应,体验一下,情况2:力的方向与位移的方向垂直,如图:木块在向右运动的过程中,支持力N与重力G做功吗?,当力的方向跟位移方向垂直时，物体在力的方向上没有发生位移，力对物体不做功，或者说，做功为零。即:W=FS=0,二.功的计算,情况3:当力的方向与位移的方向成一角度,【思考】能否直接应用W=FS计算？若不行又如何处理？,根据力的等效性原理,可以把计算F做功的问题转化为分别求水平分力F1和竖直分力F2做功的问题。,W=W1+W2,水平分力做的功:W1=F1s=FCOSs= Fscos,竖直分力做的功:W2 =F2s=0,因此力F做的功等效于,W
5、=FScos,二.功的计算,回忆：分力与合力有什么关系？,【说明】公式中各量的物理意义：,WF:力F对物体所做的功. 单位:焦耳(J) (功是标量，1J=1Nm ),F:所求做功的该力F大小,而不是其它外力. 单位:牛顿(N),S:物体发生对地的位移的大小. 单位:米(m),: F、S正方向之间的夹角.（001800）,WF=FScos,二.功的计算,力对物体所做的功等于力的大小，位移大小以及力和位移夹角的余弦的乘积。,公式计算要注意物理量间一一对应,力的方向与位移方向的夹角,300,F,S,甲,答案： =300,乙,370,F,S,丙,300,F,S,丁,找一找：,找夹角的方法:先将力F与位
6、移S进行共点处理，F与S正方向的夹角就是。千万别以为题目给出的角度就是公式中的，这是一个失分点。,答案： =150,即时突破,答案： =150,答案： =370,公式的适用范围,【思考】如图所示，被压缩的弹簧将物体弹出的过程中，求弹力所做的功能否使用W=FScos ？,二.功的计算,物体弹出过程中，弹簧形变量在变化，据F=kx，F也在变化，所以F变力。,公式W=FScos只适用于的恒力(大小和方向均不变)所做的功。,例:在倾角为30的斜面上,有一箱子重1N,在大小为2N,方向沿斜面向上的拉力F作用下,沿斜面向上前进了10m.求这个过程中拉力F所做的功?重力所做功?,分析：1.运用公式计算一定要
7、注意一一对应性，要清楚题目问哪一个力做功，建议在W上加下标来提醒自己。2.此力是否是恒力？力的大小？3.各力对应位移S的大小？4.F与S正方向夹角是多少？ “作图”辅助,解：,拉力F做功:,=2,=20J,WF=FScos,重力G做功:,=1,=-5J,WG=GScos,G,二.功的计算,10,1J,10,（-0.5）J,WF=FScos,摩擦力f做功?,支持力N做功?,【思考】 :上题中结果功的正负有什么意义呢?,1、当一个力对物体的做功为正时,表示这个力是促进物体的运动,力的作用效果为动力。,2、当一个力对物体的做功为负时,表示这个力是阻碍物体的运动,力的作用效果为阻力。,正负功的含义:,
8、3、功是标量,其正负即不表示方向,也不表示大小,而是用来表示力不同的作用效果。,三.功的正负,拉力F的做功:,=210J,=20J,WF=FScos,重力G的做功:,=110（-0.5）J,=-5J,WG=GScos,=900,900,9001800,COS= 0,COS0,COS0,W=0,W0,W0,表示力F对物体不做功,表示力F做正功，动力,表示力F做负功，阻力,是F、s正向间的夹角，它决定了W的正负,W=FScos,三.功的正负,一个力对物体做负功，往往有两种说法:可以说成这个力做了多少焦的负功,也可以说物体克服这个力做了多少焦的功(正值),练习：,注意,放在水平地面上的物体,在F=1
9、0N的水平拉力作用下匀速向右前进了4m,求地面摩擦力对物体所做的功？,表述二:物体克服地面摩擦力做了40J的功,解:由于物体匀速向右运动,f=F=10N,Wf=fScos180=104(1)J=-40J,表述一:摩擦力对物体做了40J的功,三.功的正负,S=4m,1、下列关于做功的说法中正确的是 ：（ ）A、凡是受力作用的物体，一定有力对物体做功B、凡是发生了位移的物体，一定有力对物体做功C、只要物体受力的同时又有位移发生，则一定有力对物体做功D、只要物体受力，又在力的方向上发生移，则一定有力对物体做功,D,即时反馈,2、关于功的论述，下列说法中正确的是:（ ）A、功是矢量，正、负表示方向 B
10、、功是标量，正号表示外力对物体做功，负号表示物体克服外力做功C、力对物体做正功还是做负功，取决于力和位移的方向关系 。D、-10J的功比+5J的功少。E、静摩擦力对物体一定不做功F、摩擦力一定做负功,BC,即时反馈,3、讨论力F在下列几种情况下做功的多少? （ ）（1）用水平推力F推质量是m的物体在光滑水平面上前进了s（2）用水平推力F推质量为2m的物体沿动摩擦因数为的水平面前进了s（3）斜面倾角为，与斜面平行的推力F，推一个质量为2m的物体沿粗糙斜面向上推进了s A（3）做功最多 B（2）做功最多 C做功相等 D不能确定,C,W=FScos,即时反馈,利用公式判断，高效！物理量对应性,这节课我学到了:,1.作用在物体上的力;2.物体在力的方向上发生的位移.,1、W = F s cos 2、其中F、s只指大小是F、s正方向间的夹角，它决定了W的正负3、功是一个标量,国际制单位为焦耳,用J表示,1、力做正功,促进物体的运动,动力2、力做负功, 阻碍物体的运动, 阻力,1、这个力做了多少焦的负功2、物体克服这个力做了多少焦的功,四.课堂小结,【作业】,限时完成配套练习金牌学案课时作业,
