《2012高中物理 1.1 機(jī)械功學(xué)案5 魯科版必修2》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2012高中物理 1.1 機(jī)械功學(xué)案5 魯科版必修2（5頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、11機(jī)械功 學(xué)案【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.知道功的定義，理解功的兩個(gè)要素.2.掌握功的公式：W = Fscos .明確公式中各個(gè)字母所代表的物理量，知道功的單位.3.知道功是標(biāo)量，理解正功和負(fù)功的含義.4.能正確運(yùn)用功的公式計(jì)算各力做功的大小.5.掌握合力做功的兩種計(jì)算方法.【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】正確運(yùn)用功的公式計(jì)算各力做功的大小【知識(shí)要點(diǎn)】1功的概念（1）如果一個(gè)物體受到力的作用，并且在力的方向上發(fā)生了位移，物理學(xué)中就說(shuō)這個(gè)力對(duì)物體做了功。（2）在物理學(xué)中，力和物體在力的方向上發(fā)生的位移，是做功的兩個(gè)不可缺少的因素。2功的公式W=Fs cos 計(jì)算一個(gè)力對(duì)物體所做的功的大小，與力F的大小、物體位移s的大小及F和

2、s二者方向之間的夾角有關(guān)，且此計(jì)算公式有普遍意義（對(duì)計(jì)算機(jī)械功而言）。W=Fs cos 力對(duì)物體所做的功，等于力的大小、位移的大小、力和位移的夾角的余弦三者的乘積。在國(guó)際單位制中，功的單位是焦耳（J） 1J1Nm3正功、負(fù)功（1）當(dāng)090時(shí)，cos 為正值，W為正值，稱為力對(duì)物體做正功，或稱為力對(duì)物體做功。當(dāng)=90時(shí)， cos =0，W=0，力對(duì)物體做零功，即力對(duì)物體不做功。當(dāng)90180時(shí)，cos 為負(fù)值，W為負(fù)值，稱為力對(duì)物體做負(fù)功，或說(shuō)物體克服這個(gè)力做功。（2）正功、負(fù)功的物理意義。功是描述力在空間位移上累積作用的物理量。功是能量轉(zhuǎn)化的量度，功是標(biāo)量。正功的意義是：力對(duì)物體做功向物體提供能

3、量，即受力物體獲得了能量。負(fù)功的意義是：物體克服外力做功，向外輸出能量（以消耗自身的能量為代價(jià)），即負(fù)功表示物體失去了能量。A、功的計(jì)算方法：(1) 恒力的功，直接利用W=Flcos來(lái)計(jì)算， 其中F應(yīng)是恒力，l是力的作用點(diǎn)的位移，是F和l方向之間的夾角，F(xiàn)cos是F在l方向上的分力，lcos是l在F方向上的分位移。(2) 合外力的功：一是先求合外力，再求總功；二是分別求各個(gè)力的功，再求各個(gè)力對(duì)物體做功的代數(shù)和，即：W合=W1+ W2+ W3+B判斷力是否做功及其正負(fù)的方法：(1) 看力F與l夾角常用于恒力做功的情形。(2) 看力F與v方向夾角常用于曲線運(yùn)動(dòng)情形。若為銳角做正功，若為直角則不做功

4、，若為鈍角則做負(fù)功。C分析摩擦力做功不論是靜摩擦力，還是滑動(dòng)摩擦力既可以對(duì)物體做正功，也可以對(duì)物體做負(fù)功，還可能不對(duì)物體做功。力做功是要看哪個(gè)力對(duì)哪個(gè)物體在哪個(gè)過(guò)程中做的功，而不是由力的性質(zhì)來(lái)決定的。力做正功還是做負(fù)功要看這個(gè)力是動(dòng)力還是阻力。摩擦力可以是動(dòng)力也可以是阻力，也可能與位移方向垂直。D求變力的功(1) 化變力為恒力： 分段計(jì)算功，然后用求和的方法求變力所做的功 用轉(zhuǎn)換研究對(duì)象的方法(2) 若F是位移l的線性函數(shù)時(shí)，先求平均值，由求其功。(3) 作出變力變化的Fl圖象，圖象與位移軸所圍的“面積”即為變力做的功。sF02-2-7Kd+dd+dkddCABD在F-l圖象中，圖線與坐標(biāo)軸所

5、圍成的“面積”表示功。對(duì)于方向不變，大小隨位移變化的力，作出F-l圖象，求出圖線與坐標(biāo)軸所圍成的“面積”，就求出了變力所做的功，上述例題也可用圖象法來(lái)求解。因?yàn)槟景鍖?duì)釘子的阻力與釘進(jìn)木板的深度成正比，則F=kd，其圖象為圖2-2-7所示。E關(guān)于相互作用力的功作用力和反作用力所做功的數(shù)值沒(méi)有必然的聯(lián)系。一對(duì)作用力和反作用力，可以兩個(gè)力均不做功；可以一個(gè)力做功，另一個(gè)力不做功；也可以一個(gè)力做正功，另一個(gè)力做負(fù)功；也可以兩個(gè)力均做正功或均做負(fù)功?！镜湫屠}】1.如圖所示，利用斜面從貨車上卸貨，每包貨物的質(zhì)量m = 100kg，斜面傾斜角 = 37，斜面的長(zhǎng)度l = 1.5m，貨物與斜面間的動(dòng)摩擦因素

6、 = 0.2，求貨物從斜面頂端滑到底端的過(guò)程中受到的各個(gè)力所做的功、外力做的總功以及合外力做的功。（g取10m/s2，sin37 = 0.6）解：斜面上的貨物受到重力G、斜面支持力N和摩擦力f共三個(gè)力的作用。貨物位移的方向是沿斜面向下。用正交分解法，將貨物所受的重力G分解到與斜面平行的方向和與斜面垂直的方向，則有N = G2 = mgcos，f = N = mgcos。由于斜面支持力N與位移垂直，所以支持力對(duì)貨物沒(méi)有做功即WN = 0。重力G對(duì)貨物所做的功WG可以用下列三種方法求解。方法一：根據(jù)功的定義。由于重力方向上的位移h = lsin37，所以WG = Gh = mglsin37 = 1

7、00 10 1.5 0.6 J = 900 J方法二：用公式W = Fscos。由于重力與位移的夾角為90 - 37 = 53，所以WG = Glcos53 = mglsin37100 10 1.5 0.6 J = 900 J方法三：用力的分解等效。將重力分解為使貨物沿斜面下滑的分力G1和垂直緊壓斜面的分力G2，則有G1 = mgsin37。由于G2與位移垂直，G2對(duì)貨物沒(méi)有做功，所以重力所做的功等于沿斜面向下的分力G1所做的功，即WG = G1l = mglsin37100 10 1.5 0.6 J = 900 J 摩擦力f對(duì)貨物所做的功 Wf = f lcos180 = - mgcos37

8、 l - 0.2 100 10 0.8 1.5 J = - 240J外力對(duì)物體做的總功W總 = WN + WG + Wf = (0 + 900 240)J = 660J物體所受合外力 F合 = G1 - f = mgsin37 - mgcos37，方向與位移相同。合外力所做的功W合 = F合l = ( mgsin37 - mgcos37 )l = mg (sin37 - cos37 )l 100 10 (0.6 - 0.2 0.8 ) 1.5J = 660J 小結(jié) 在多個(gè)力共同作用下，這些力對(duì)物體所做的總功等于各個(gè)力分別對(duì)物體做功的代數(shù)和即W總 = W1 + W2 + + Wn，代入時(shí)應(yīng)考慮功

9、的正負(fù)號(hào)；若合外力為恒力，則求總功時(shí)還可以用W總 = F合scos來(lái)求解，其中是合力F合方向與位移s方向之間的夾角。2質(zhì)量為M的長(zhǎng)木板放在光滑的水平面上(如圖 2-2-4所示)，一個(gè)質(zhì)量為m的滑塊以某一速度沿木板表面從A點(diǎn)滑至B點(diǎn)，在木板上前進(jìn)了Lm，而木板前進(jìn)Sm若滑塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù)為，問(wèn)：2-2-4(1)摩擦力對(duì)滑塊所做功多大？(2)摩擦力對(duì)木板所做功多大？2-2-5解： (1)滑塊受力情況如圖2-2-5(甲)所示，摩擦力對(duì)滑塊所做的功為： Wmmg(sL)(2)木板受力情況如圖2-2-5(乙)所示，摩擦力對(duì)木板所做的功為： WMmgs3以一定的速度豎直向上拋出一小球，小球上升的最大速

10、度為h，空氣的阻力大小恒為F，則從拋出至落回出發(fā)點(diǎn)的過(guò)程中，空氣阻力對(duì)小球做的功為（ ）A0 BFh C2Fh D4Fh解析：從全過(guò)程看，空氣的阻力為變力，但將整個(gè)過(guò)程分為兩個(gè)階段：上升階段和下落階段，小球在每個(gè)階段上受到的阻力都是恒力，且總是跟小球運(yùn)動(dòng)的方向相反，空氣阻力對(duì)小球總是做負(fù)功，全過(guò)程空氣阻力對(duì)小球做的功等于兩個(gè)階段所做功的代數(shù)和，即小結(jié)：空氣阻力、摩擦阻力是一種特殊的力，在計(jì)算這種力做功時(shí)，不可簡(jiǎn)單地套用功的計(jì)算公式得出W=0的錯(cuò)誤結(jié)論。從上面的正確結(jié)果可以看出：空氣阻力做的功在數(shù)值上等于阻力與全過(guò)程小球路程的乘積。【達(dá)標(biāo)訓(xùn)練】1如圖所示，某人用F100 的水平恒力，通過(guò)一質(zhì)量和

11、摩擦均 不計(jì)的定滑輪把物體沿水平方向拉動(dòng)了，則他對(duì)物體做的功 為_(kāi)J.2如圖：用F40 的水平推力推一個(gè)質(zhì)量31 kg的木塊，使 其沿著斜面向上移動(dòng) ，木塊和斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1， 則在這一過(guò)程中，F(xiàn)做的功為_(kāi)J，物體克服摩擦力做的功 為_(kāi)J.重力做的功為_(kāi)J.（10/s2）3關(guān)于摩擦力做功的情況，下列說(shuō)法中正確的是_.A滑動(dòng)摩擦力只能做負(fù)功B滑動(dòng)摩擦力也可能做正功C靜摩擦力不做功D靜摩擦力也可以做功4下列幾種情況下力F都對(duì)物體做了功（ ）水平推力F推著質(zhì)量為的物體在光滑水平面上前進(jìn)了s 水平推力F推著質(zhì)量為的物體在粗糙水平面上前進(jìn)了s 沿傾角為的光滑斜面的推力F將質(zhì)量為的物體向上推了s

12、.下列說(shuō)法中正確的是_.A做功最多B做功最多C做功都相等D不能確定5起重機(jī)將質(zhì)量為100 kg的重物豎直向上移動(dòng)了2 ，下列三種情況下，做功的力各有哪 幾個(gè)?每個(gè)力做了多少功?是正功還是負(fù)功?(不計(jì)阻力，9.8/s2)勻加速提高，加速度a0.2/s2；勻速提高；勻減速下降，加速度大小a./s.參考答案：1.200 J2.64 J；9.6 J；36 J 3.BD 4.C5.拉力和重力；W拉2103J，W1.96103 J；拉力做正功，重力做負(fù)功拉力和重力；均等于1.96103 J；拉力做正功，重力做負(fù)功拉力和重力；拉力做功2103 J；重力做功1.96103 J；拉力做負(fù)功，重力做正功.【反思】收獲疑問(wèn)5用心 愛(ài)心 專心