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1、第一节 机械功鲁科鲁科20192019高中物理必修二第一章第一章第一章第一章 功和机械能功和机械能功和机械能功和机械能第一节第一节第一节第一节 机械功机械功机械功机械功神 奇 之 能新课导入运动的物体具有能量动动动动能能能能一颗子弹，抛出和被高速射出，产生的结果有何不同？子弹被高速射出，则可击穿玻璃、木块甚至石头等。被举高的物体具有能量湖南凤滩水库泄洪前后 将水拦蓄在高处，其能量可以转化为电能，用来取暖、照明等。势势势势能能能能1.机 械 功 的 含 义机 械 功 的 含 义2.机 械 功 的 计 算机 械 功 的 计 算3.功 的 图 象 描 述功 的 图 象 描 述4.课 堂 小 结课 堂
2、 小 结目 录新课教学1在光滑的水平面上用一水平恒力在光滑的水平面上用一水平恒力F拉一静止物体，物体会做匀加速运拉一静止物体，物体会做匀加速运动，当位移越来越大当位移越来越大时，该物体速度也越来越大。物体速度也越来越大。力与力方向上累积位移可使物体的速度发生改变。力与力方向上累积位移可使物体的速度发生改变。物理学中将物体受到力作用，并在力的方向上移物理学中将物体受到力作用，并在力的方向上移动了一段距离，称了一段距离，称该力力对物体做了功。物体做了功。机械功的含义一、机械功一、机械功一、机械功一、机械功做功：做功：如果施如果施力力于某物体，并使该物体在于某物体，并使该物体在力的方向上移动一段距离
3、力的方向上移动一段距离，我们就说，我们就说力对这个物体做了功力对这个物体做了功。有无做功的判断有无做功的判断有力有力力的方向上有位移力的方向上有位移同同时具具备，缺一不可。，缺一不可。挑起挑起对扁担的支持对扁担的支持力做功吗？力做功吗？不不动或水或水平行走平行走对扁担的支持对扁担的支持力做功吗？力做功吗？机械功的含义一、机械功一、机械功一、机械功一、机械功做功：做功：如果施如果施力力于某物体，并使该物体在于某物体，并使该物体在力的方向上移动一段距离力的方向上移动一段距离，我们就说，我们就说力对这个物体做了功力对这个物体做了功。有无做功的判断有无做功的判断有力有力力的方向上有位移力的方向上有位移
4、同同时具具备，缺一不可。，缺一不可。力与位移垂直，力与位移垂直，即力方向上没即力方向上没有位移，则该有位移，则该力没有做功。力没有做功。物体静止没有位物体静止没有位移移 F不做功不做功F推不动FFS举着球移动新课教学2机械功：如果作用于某物体的如果作用于某物体的恒力恒力恒力恒力大小为大小为F，该物体沿，该物体沿力的方向运动的位力的方向运动的位力的方向运动的位力的方向运动的位移移移移大小为大小为s，则，则 F 与与 s 的乘积称为的乘积称为机械功机械功，简称，简称功功，用，用 W 表示。表示。二、机械功的二、机械功的二、机械功的二、机械功的计计算算算算1、做功大小的判断、做功大小的判断例：用水平
5、恒力例：用水平恒力F拉着拉着质量量为m的物体沿着水平面从的物体沿着水平面从A直直线运运动到到B的的过程中，程中，下列下列说法正确的是（法正确的是（）A A、有摩擦力时、有摩擦力时F F做的功比无摩擦力时的多做的功比无摩擦力时的多B B、有、有摩擦力时摩擦力时F F做的功比无摩擦力时的少做的功比无摩擦力时的少C C、物体加速运动时、物体加速运动时F F做的功比减速运动时的多做的功比减速运动时的多D D、物体无论加速、减速还是匀速运动，力、物体无论加速、减速还是匀速运动，力F F做的功一样多做的功一样多功是力与力方向上位移的乘积，与其它因素无关。功是力与力方向上位移的乘积，与其它因素无关。机械功的
6、计算机械功的计算二、机械功的二、机械功的二、机械功的二、机械功的计计算算算算F F人拉着购物篮行走的过程中，人对篮的拉力有做功吗？人拉着购物篮行走的过程中，人对篮的拉力有做功吗？人拉着购物篮行走的过程中，人对篮的拉力有做功吗？人拉着购物篮行走的过程中，人对篮的拉力有做功吗？如果拉力的大小恒为如果拉力的大小恒为如果拉力的大小恒为如果拉力的大小恒为F,F,F,F,行走的位移为行走的位移为行走的位移为行走的位移为S,S,S,S,则拉力做的功怎么则拉力做的功怎么则拉力做的功怎么则拉力做的功怎么计算？计算？计算？计算？FsFF F F F1 1 1 1F F F F2 2 2 2力力F可以分解为如图可以
7、分解为如图F1、F2两种效果。两种效果。其中其中F F2 2与位移垂直，不做功。因与位移垂直，不做功。因此恒力此恒力F F对物体所做的功就只等于对物体所做的功就只等于分力分力F F1 1所做的功。所做的功。W=FW=F1 1s s2、恒力做功的、恒力做功的计算算二、机械功的二、机械功的二、机械功的二、机械功的计计算算算算为力与位移的夹角当力当力FF和物体位移和物体位移ss的大小都一定的大小都一定时，功，功WW就由就由FF与与ss的的夹角角 的余弦的余弦 cos 决定。决定。当当=0时，时，cos cos=1=1，W=Fs，作用力方向与位移方向相同的情况。作用力方向与位移方向相同的情况。当当 9
8、0 180 时，时，cos cos 0 0，W=Fscos 0，表示力表示力 F F 对物体做对物体做负功负功，也，也 可说物体可说物体克服克服这个力做了功。这个力做了功。当当 =90时，时，coscos=0=0，W W=0=0，力方向与位移的方向垂直，对物体不做功力方向与位移的方向垂直，对物体不做功。当当000，W=Fscos0，表示力表示力 F F 对物体做对物体做正功正功。正功正功负负功功对物体的运动起对物体的运动起促进促进促进促进作用作用功功功功是标量，其大小是表示做了多少的量，正负不表示方向，只表示促进与阻碍。是标量，其大小是表示做了多少的量，正负不表示方向，只表示促进与阻碍。是标量
9、，其大小是表示做了多少的量，正负不表示方向，只表示促进与阻碍。是标量，其大小是表示做了多少的量，正负不表示方向，只表示促进与阻碍。对物体的运动起对物体的运动起阻碍阻碍阻碍阻碍作用作用恒力做功的计算公式恒力做功的计算公式:F F减速伞对飞机拉力的方减速伞对飞机拉力的方减速伞对飞机拉力的方减速伞对飞机拉力的方向与飞机位移的方向相向与飞机位移的方向相向与飞机位移的方向相向与飞机位移的方向相反，对飞机做反，对飞机做反，对飞机做反，对飞机做负功负功负功负功，也，也，也，也可以说飞机可以说飞机可以说飞机可以说飞机克服克服克服克服这个拉这个拉这个拉这个拉力做了功。力做了功。力做了功。力做了功。请请分析从斜面
10、上滑下的物分析从斜面上滑下的物分析从斜面上滑下的物分析从斜面上滑下的物块块，哪些力做哪些力做哪些力做哪些力做正功正功正功正功哪些力做哪些力做哪些力做哪些力做负负功功功功？3 3、正功与负功正功与负功v机械功的计算二、机械功的二、机械功的二、机械功的二、机械功的计计算算算算4、功的、功的单位位国国际单位：位：焦耳为了记念英国科为了记念英国科学家焦耳学家焦耳简称：焦符号：J如如如如果果果果 1 N1 N 的力使物体在力的方向上发生了的力使物体在力的方向上发生了的力使物体在力的方向上发生了的力使物体在力的方向上发生了 1 m 1 m 的位移，那么的位移，那么的位移，那么的位移，那么这个力对该物体所做
11、的功就是这个力对该物体所做的功就是这个力对该物体所做的功就是这个力对该物体所做的功就是 1 1 J J，1 J=1 N 1 m=1 Nm机械功的计算二、机械功的二、机械功的二、机械功的二、机械功的计计算算算算理解国国际单位：位：符号：J一人用平行于斜面的推力把重一人用平行于斜面的推力把重 G=500 N 的的货物从斜面底端推到斜面物从斜面底端推到斜面顶端。已端。已知斜面的知斜面的倾角角 =37，斜面，斜面长 l=5 m，斜面与，斜面与货物物间的的动摩擦因数摩擦因数 =0.2，推力推力 F=400 N。求：。求：货物从斜面底端运物从斜面底端运动到到顶端的端的过程中，所受各力分程中，所受各力分别对
12、其做的功。（其做的功。（货物可物可视为质点，取点，取 sin 37=0.6，cos 37=0.8）解：解：解：解：将货物视为质点，则其位移 s=l=5 m推力 F 对货物做功：W1=Fs=4005 J=2000 J重力 G 对货物做功：W2=Gs（cos90+）=-Gssin=-50050.6 J=-1500 J支持力N对货物做功：W3=Nscos90=0摩擦力 f 对货物做功：W4=fscos1800=（Gcos）scos 180=-0.25000.85 J=-400 J机械功的计算二、机械功的二、机械功的二、机械功的二、机械功的计计算算算算当物体在多个外力共同作用下运动时，各力对物体当物体
13、在多个外力共同作用下运动时，各力对物体做功的做功的总和总和称外力对物体做的称外力对物体做的总功总功。功是功是标量。量。所有外力所有外力对物体做的物体做的总功功WW总总=W=W1 1+W+W2 2+W+W3 3+等于等于这些外力的合力些外力的合力对该物体做的功，即物体做的功，即WW总总=F=F合合合合 scos scos 为合外力与位移的夹角4 4、总功、总功:机械功的计算二、机械功的二、机械功的二、机械功的二、机械功的计计算算算算等于各个力分等于各个力分别对物体做功的代数和。物体做功的代数和。所有外力所有外力对其做的其做的总功。功。W总 =W1+W2+W3+W4 =（2 000-1 500+0
14、-400）J =100 J所有外力对货物做的总功大于零，表明货所有外力对货物做的总功大于零，表明货所有外力对货物做的总功大于零，表明货所有外力对货物做的总功大于零，表明货物所受的动力做功大于阻力做功。物所受的动力做功大于阻力做功。物所受的动力做功大于阻力做功。物所受的动力做功大于阻力做功。一人用平行于斜面的推力把重一人用平行于斜面的推力把重 G=500 N 的的货物从斜面底端推到斜面物从斜面底端推到斜面顶端。已端。已知斜面的知斜面的倾角角 =37，斜面，斜面长 l=5 m，斜面与，斜面与货物物间的的动摩擦因数摩擦因数 =0.2，推力推力 F=400 N。求：。求：货物从斜面底端运物从斜面底端运
15、动到到顶端的端的过程中，所受各力做的程中，所受各力做的总功功。（。（货物可物可视为质点，取点，取 sin 37=0.6，cos 37=0.8）机械功的计算二、机械功的二、机械功的二、机械功的二、机械功的计计算算算算新课教学3机械功的图象描述三、机械功的三、机械功的三、机械功的三、机械功的图图象描述象描述象描述象描述以力以力 F 的大小的大小为纵坐坐标、位移位移 s 的大小的大小为横坐横坐标，作出，作出 F 随随 s 变化化的的图像。像。当力的方向与位移方向一致时当力的方向与位移方向一致时当力的方向与位移方向一致时当力的方向与位移方向一致时当当 F 为恒力时，由为恒力时，由 F 和和 s 为邻边
16、构成的矩形为邻边构成的矩形面积即面积即表示功的大小表示功的大小。若若 F 不是恒力，可将位移划分为若不是恒力，可将位移划分为若干等距的小段，在干等距的小段，在每个小段中每个小段中F可可近似看成恒力近似看成恒力，其所做功的大小即，其所做功的大小即为该小段对应的小矩形的面积，整为该小段对应的小矩形的面积，整个过程中个过程中F所做功的大小近似等于所做功的大小近似等于所有小矩形面积之和。所有小矩形面积之和。F s 图像像图象与坐标轴构图象与坐标轴构成的图形面积可成的图形面积可表示功的大小表示功的大小机械功的图象描述三、机械功的三、机械功的三、机械功的三、机械功的图图象描述象描述象描述象描述一一劲度系数
17、度系数为k的的轻弹簧，一端固定在簧，一端固定在墙壁上，在另一端沿壁上，在另一端沿弹簧的簧的轴线施一水平力将施一水平力将弹簧拉簧拉长。1、求在、求在弹簧由原簧由原长开始到伸开始到伸长量量为x1的的过程中拉力做的功？程中拉力做的功？2、如果、如果继续拉拉弹簧，在簧，在弹簧的伸簧的伸长量由量由x1增大到增大到x2的的过程中，拉力又做了多少功程中，拉力又做了多少功？解：解：解：解：分析：弹簧在伸长的过程，拉力弹簧产生的弹力，是变力，不能用功的计算式进分析：弹簧在伸长的过程，拉力弹簧产生的弹力，是变力，不能用功的计算式进行计算。又因为弹力的大小与弹簧的形变量成正比，所以考虑用行计算。又因为弹力的大小与弹簧的形变量成正比，所以考虑用F-xF-x图象来求解。图象来求解。在拉弹簧的过程中，拉力在拉弹簧的过程中，拉力的大小始终等于弹簧弹力的大小始终等于弹簧弹力的大小；由胡克定律得的大小；由胡克定律得建立建立F Fx x图象如图图象如图由图可知由图可知OAxOAx1 1的面积的面积在数值上等于把弹簧拉在数值上等于把弹簧拉长到长到x x1 1时做的功时做的功把弹簧拉长到把弹簧拉长到x x2 2时做的功时做的功由由x x1 1增大到增大到x x2 2的过程中，拉的过程中，拉力做的功力做的功课堂小结4课堂知识小结知识小结作业作业课本