8.1 功和功率 ppt课件-（2019）新人教版高中物理高一下学期必修第二册（第一课时）.pptx

1、第八章第八章 机械能守恒定律机械能守恒定律8.18.1功和功率功和功率（第一课时）（第一课时）功的定义：功的定义：如果一个物体受到力的作用，并且在这个力的方如果一个物体受到力的作用，并且在这个力的方向上通过一段向上通过一段位移位移 ，我们就说这个，我们就说这个力对物体做了功。力对物体做了功。F FlF F（1 1）作用在物体上的）作用在物体上的力力（2 2）物体在）物体在力的方向上通力的方向上通过的位移过的位移 温故知新温故知新做功的两个条件：做功的两个条件：1 1、当力、当力F F和位移和位移 l 同向时：同向时：F FlF F2 2、当力、当力F F和位移和位移 l 垂直时：垂直时：W=F

2、0=0 lF FlF F温故知新温故知新思考与讨论思考与讨论更普遍的情形是更普遍的情形是物体运物体运动的方向与力的方向不一致动的方向与力的方向不一致，例如马拉雪橇时拉力方向和例如马拉雪橇时拉力方向和雪橇运动方向间有一个角度。雪橇运动方向间有一个角度。这时应当怎样计算功呢？这时应当怎样计算功呢？ FFFFFW2 = 0F2F1当力当力F F和位移和位移 l 成成时：时：一、功一、功cos1 FFcoslFWWF1=F1lWF2=F20分解力：分解力：F Fll1 1l2 2l1=lcosl2=lsinW1= Fl 1= Flcos W2= 0分解位移：分解位移：W= F lcos一、功一、功力对

3、物体所做的功，等于力的大小、位移的大小、力与力对物体所做的功，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。位移夹角的余弦这三者的乘积。2 2、国际单位、国际单位: : 焦耳焦耳（简称：焦（简称：焦 符号：符号：J J）m=1Nmm=1Nm3 3、功是标量，没有方向，但有、功是标量，没有方向，但有正负正负。一、功一、功（2 2） 功是功是过程量过程量，对应一段时间或位移是，对应一段时间或位移是力对空间的积累效力对空间的积累效果果；故计算功时一定要指明是；故计算功时一定要指明是哪个力在哪个过程对物体做的功。哪个力在哪个过程对物体做的功。、说明、说明（3 3）公式）公式W = Fl c

4、os只适用于计算只适用于计算恒恒力力的功，的功，l是物体是物体相对相对于地面的位移于地面的位移，而而不是相对于与它接触的物体的位移不是相对于与它接触的物体的位移。一、功一、功（1 1）在使用公式）在使用公式W = Fl cos计算功时，公式中各量计算功时，公式中各量W、F、l都要取国际单位制单位。都要取国际单位制单位。（4 4）力做功只与力做功只与F、l和和有关有关, ,与物体的质量、物体运动状与物体的质量、物体运动状态、运动形式以及是否受其他力等因素无关。态、运动形式以及是否受其他力等因素无关。（5 5）功是一个标量，只有大小，没有方向，因此合外力做）功是一个标量，只有大小，没有方向，因此合

5、外力做的功等于各个力做功的代数和。的功等于各个力做功的代数和。一、功一、功物体在水平力作用下沿光滑水平面加速运动物体在水平力作用下沿光滑水平面加速运动l；物体在水平力作用下沿粗糙水平面匀速移动物体在水平力作用下沿粗糙水平面匀速移动l；物体在沿斜面向上的力作用下减速上移物体在沿斜面向上的力作用下减速上移l。=0=0lFlFl00F一、功一、功求三种不同情况下力求三种不同情况下力做的功做的功W W。5 5、力与位移的夹角、力与位移的夹角方法：方法：将力、位移矢量的箭将力、位移矢量的箭尾移到同一个作用点上尾移到同一个作用点上。lF F0150030lF F030lF F夹角：夹角：夹角：夹角：- 夹

6、角：夹角：夹角：夹角： - F乙乙 l F丙丙甲甲丁丁 F lF l lcosW W物理意义物理意义cos=0=0W=0W=0W W0 0W W0 0表示力表示力F F对物体不做功对物体不做功表示力表示力F F对物体做对物体做正功正功表示力表示力F F对物体做对物体做负功负功二、功的正负二、功的正负W = F l cos1 1、正功与负功、正功与负功F F1 1A AF F2 2B B二、功的正负二、功的正负2 2、正功和负功的物理意义、正功和负功的物理意义也可说成也可说成“物体物体克服克服该力做多少功该力做多少功”（取绝对值）。（取绝对值）。v vf=5Nl=2m=2mA AB B二、功的正

7、负二、功的正负例：例：重重20N20N的铁球在离地面的铁球在离地面40m40m的高处由静止开始下落，的高处由静止开始下落，若空气阻力是球重的若空气阻力是球重的 0.2 0.2倍，那么在铁球从开始下落倍，那么在铁球从开始下落到着地的过程中，重力对小球做的功到着地的过程中，重力对小球做的功 ，空气阻，空气阻力对小球做的功为力对小球做的功为 ，小球克服空气阻力做的功，小球克服空气阻力做的功为为 . .800J800J-160J-160J160J160J1 1、分别求出每个力所做的功，然后求出所有功的、分别求出每个力所做的功，然后求出所有功的代数和代数和。即：。即：2 2、先求出物体所受的、先求出物体

8、所受的合力合力，然后再求出合力的功，即：，然后再求出合力的功，即：求总功的两种方法：求总功的两种方法：121122coscosWWWFlF l三、总功的计算三、总功的计算W总总=F合合lcos(1)(1)先求各个力做的功，再求总功时，应用的是算术运算法先求各个力做的功，再求总功时，应用的是算术运算法则，而不是矢量运算法则。则，而不是矢量运算法则。(2)(2)求某一个力做的功时，不受其他力存在的影响。求某一个力做的功时，不受其他力存在的影响。(3)(3)求各个力做的总功时，每个力对应的位移必须是相对于求各个力做的总功时，每个力对应的位移必须是相对于同一惯性参考系的位移同一惯性参考系的位移( (一

9、般选地面一般选地面) )。特别提醒：特别提醒：三、总功的计算三、总功的计算例例1 1、一个质量一个质量m m150kg150kg的雪橇，受到与水平方向成的雪橇，受到与水平方向成3737角角的斜向上方的拉力的斜向上方的拉力F=500NF=500N，在水平地面上移动的距离为，在水平地面上移动的距离为5m5m，物体与地面间的滑动摩擦力物体与地面间的滑动摩擦力f f100N100N，cos 37 0.8。求求（1 1）各个力对物体所做的功）各个力对物体所做的功（2 2）各个力对物体做功的代数和）各个力对物体做功的代数和（3 3）物体所受的合力）物体所受的合力（4 4）合力对物体做的功）合力对物体做的功

10、【解析】【解析】（1 1）拉力在水平方向的分力为拉力在水平方向的分力为 Fx Fcos 37WF Fx L Fl cos 372 000J阻力与运动方向相反阻力与运动方向相反:Wf f L cos180500J, WNWG0（2 2）力对物体所做总的代数和，力对物体所做总的代数和， 即即W WF+Wf + WN+WG1500J（3 3）F合合= Fx-f 300N（4 4）W合合 F合合 L300N5m1500JVFfmgNLF例例2 2、如图所示，质量为如图所示，质量为m m的物体静止在倾角为的物体静止在倾角为的斜面上，的斜面上，物体与斜面间的动摩擦因数为物体与斜面间的动摩擦因数为，现使斜面

11、水平向左匀速，现使斜面水平向左匀速移动距离移动距离L L，物体始终与斜面保持相对静止。则在斜面水平，物体始终与斜面保持相对静止。则在斜面水平向左匀速运动距离向左匀速运动距离l l的过程中的过程中( () )A A摩擦力对物体做的功为摩擦力对物体做的功为mgmgLcoscosB B斜面对物体的弹力做的功为斜面对物体的弹力做的功为mgmgLsinsincoscos2 2C C重力对物体做的功为重力对物体做的功为mgmgLD D斜面对物体做的总功为斜面对物体做的总功为0 0D解析：解析：物体处于静止，对物体受力分析可得，物体处于静止，对物体受力分析可得，N Nmgcos fmgsin摩擦力做的功摩擦

12、力做的功WffcosLmgLsincos，故，故A A错误；支持力做的功为错误；支持力做的功为WNNsinLmgLsincos，故，故B B错误；重力做功错误；重力做功为零，故为零，故C C错误；由于匀速运动，所以斜面体对物体作错误；由于匀速运动，所以斜面体对物体作用力的合力与速度方向垂直，则作用力做的总功为零，用力的合力与速度方向垂直，则作用力做的总功为零，故故D D正确；故选正确；故选D D。思考：思考：作用力和反作用力做功一定是大小相等作用力和反作用力做功一定是大小相等, ,正负相反吗正负相反吗? ?如果不是，那他们的做功情况有哪些？如果不是，那他们的做功情况有哪些？作用力和反作用力做功

13、，其大小作用力和反作用力做功，其大小不一定相等不一定相等，正负也，正负也不不一定相反一定相反。题组一：作用力和反作用力做功的特点题组一：作用力和反作用力做功的特点由由W=Flcos不难判断，作用力做的功与反作用力做的功，不难判断，作用力做的功与反作用力做的功，没有必然的关系，可能相等，也可能不等；可能同为正功或负没有必然的关系，可能相等，也可能不等；可能同为正功或负功，也可能一正一负，还可能一个为零，另一个不为零。功，也可能一正一负，还可能一个为零，另一个不为零。题组一：作用力和反作用力做功的特点题组一：作用力和反作用力做功的特点作用力与反作用力的特点：大小相等，方向相反，作用在同作用力与反作

14、用力的特点：大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。作用力与反作用力作用在不同物体上。一条直线上。作用力与反作用力作用在不同物体上。作用力、反作用力作用下的物体运动的特点：可能向相反方作用力、反作用力作用下的物体运动的特点：可能向相反方向运动，也可能向同一方向运动，也可能一个运动，而另一个向运动，也可能向同一方向运动，也可能一个运动，而另一个静止，还可能两物体都静止。静止，还可能两物体都静止。题组二：一对平衡力做功的特点题组二：一对平衡力做功的特点一对平衡力作用在同一物体上，若物体静止，则两一对平衡力作用在同一物体上，若物体静止，则两个力都不做功；若物体运动，则这一对力所做的功个力都不做功；若

15、物体运动，则这一对力所做的功在数值上一定相等，一正一负，或均为零。在数值上一定相等，一正一负，或均为零。v v0 0v v0 0m m思考：思考：滑动摩擦力一定做负功吗滑动摩擦力一定做负功吗? ?s sM Ms sm mv v0 0m m题组三：滑动摩擦力做功的特点题组三：滑动摩擦力做功的特点滑动摩擦力滑动摩擦力f f 对对m m 做负功做负功 W1=- f Sm滑动摩擦力滑动摩擦力f f对对做正功做正功 W2= f SM滑动摩擦力可以做滑动摩擦力可以做正功正功，也可以做，也可以做负功负功，还可以，还可以不做功不做功。滑动摩擦力、空气阻力等做的功，在曲线运动或往返运动滑动摩擦力、空气阻力等做的

16、功，在曲线运动或往返运动中等于中等于力和路程力和路程（不是位移）的乘积。（不是位移）的乘积。题组三：滑动摩擦力做功的特点题组三：滑动摩擦力做功的特点一对滑动摩擦力对物体做功的代数和总小于零，其绝对值一对滑动摩擦力对物体做功的代数和总小于零，其绝对值等于摩擦力与相对路程的乘积。等于摩擦力与相对路程的乘积。F FA A思考：思考：如图，如图，A A和和B B相对静止相对静止, ,一起加速运动一起加速运动静摩擦力静摩擦力对对A A做负功做负功：AL静摩擦力静摩擦力对做正功对做正功：BL题组四：静摩擦力做功的特点题组四：静摩擦力做功的特点摩擦力可以做摩擦力可以做正功正功，也可以做，也可以做负功负功，还

17、可以，还可以不做功不做功。相互摩擦的系统内，一对静摩擦力做功代数和总为零。相互摩擦的系统内，一对静摩擦力做功代数和总为零。例例1、关于功的概念，下列说法正确的是关于功的概念，下列说法正确的是( () )A A物体受力越大，位移越大，力对物体做功越多物体受力越大，位移越大，力对物体做功越多B B合力做的功等于各分力做功的矢量和合力做的功等于各分力做功的矢量和C C摩擦力可以对物体做正功摩擦力可以对物体做正功D D功有正负，但正负不表示方向，而表示大小功有正负，但正负不表示方向，而表示大小随堂练习随堂练习C例例2、下列选项中，物体所受力下列选项中，物体所受力F F的大小相等，位移方向向的大小相等，

18、位移方向向右、大小相同。其中右、大小相同。其中F F做功最少的是（）做功最少的是（）D例例3 3、 如图所示，将一个大小为如图所示，将一个大小为50 N50 N、与水平方向、与水平方向成成6060角的力角的力F F作用在一个质量为作用在一个质量为6 kg6 kg的物体上，的物体上，物体沿水平地面匀速前进了物体沿水平地面匀速前进了8 m8 m，g g取取10 m/s10 m/s2 2，下，下列关于物体所受各力做功说法正确的是（）列关于物体所受各力做功说法正确的是（）A.A.力力F F对物体做功为对物体做功为400 J400 J B.B.摩擦力对物体做功为摩擦力对物体做功为200 J200 JC.

19、C.重力做功为重力做功为480 J480 J D.D.合力做功为合力做功为0 0 D解析：解析：WF=Flcos 60=200 JWf=-fl=-Fcos 60l=-200 JWG=0W合合=WF+Wf+WG=0例例4、如图所示，小明用与水平方向成角如图所示，小明用与水平方向成角的轻绳拉木箱，绳中张的轻绳拉木箱，绳中张力为力为F F，沿水平地面向右移动了一段距离，沿水平地面向右移动了一段距离L L，已知木箱与地面间的，已知木箱与地面间的动摩擦因数为动摩擦因数为，木箱质量为，木箱质量为m m，木箱受到的（），木箱受到的（）A A支持力做功为支持力做功为B B重力做功为重力做功为mgLmgLC C

20、拉力做功为拉力做功为FLFLD D滑动摩擦力做功为滑动摩擦力做功为D(sin )mgFL(sin )mgFL例例5、质量为质量为m m的物体，静止在倾角为的物体，静止在倾角为斜面上，斜面沿水平斜面上，斜面沿水平方向向右匀速移动了距离方向向右匀速移动了距离L L，如图所示。已知斜面运动过程中，如图所示。已知斜面运动过程中物体相对斜面始终静止，重力加速度为物体相对斜面始终静止，重力加速度为g g，则下列说法正确的，则下列说法正确的是（）是（）A A合力对物体做功为零合力对物体做功为零B B重力对物体做功为重力对物体做功为mgLtan C C物体克服摩擦力做功为物体克服摩擦力做功为mgLsinD D

21、支持力对物体做功支持力对物体做功mgLsin ADACD例例7 7、（多选）如图所示，物体沿弧形轨道滑下后进入足（多选）如图所示，物体沿弧形轨道滑下后进入足够长的水平传送带，传送带以图示方向匀速运转，则传送够长的水平传送带，传送带以图示方向匀速运转，则传送带对物体做功情况可能是（）带对物体做功情况可能是（）A.A.始终不做功始终不做功B.B.先做负功后做正功先做负功后做正功C.C.先做正功后不做功先做正功后不做功 D.D.先做负先做负功后不做功功后不做功ACD【解析】【解析】物体滑上传送带的瞬间，物体的速度与传送带的速物体滑上传送带的瞬间，物体的速度与传送带的速度关系不确定，三种情形（大于、等

22、于、小于）都有可能。度关系不确定，三种情形（大于、等于、小于）都有可能。当当v v物物=v=v带带时，传送带对物体只有支持力作用，传送带对物时，传送带对物体只有支持力作用，传送带对物体不做功；体不做功；当当v v物物vvv带带时，传送带先对物体做负功。时，传送带先对物体做负功。由于水平传送带足够长，由于水平传送带足够长，无论物体以多大速度滑上传送带，物体最终都与传送带相对无论物体以多大速度滑上传送带，物体最终都与传送带相对静止，传送带最后都不会对物体做功。静止，传送带最后都不会对物体做功。【注意】【注意】不需考虑弧形轨道是否光滑；不需考虑弧形轨道是否光滑；传送带不能光滑；传送带不能光滑；传传送

23、带足够长送带足够长。例例8 8、质量为质量为M M的长木板放在光滑的水平面上（如图所的长木板放在光滑的水平面上（如图所示），一个质量为示），一个质量为m m的滑块以某一速度沿木板上表面从的滑块以某一速度沿木板上表面从A A点滑至点滑至B B点，在木板上前进了距离点，在木板上前进了距离L L，而木板前进了距离，而木板前进了距离s s，若滑块与木板间的动摩擦因数为若滑块与木板间的动摩擦因数为，求：，求：（1 1）摩擦力对）摩擦力对滑块所做的功；滑块所做的功；（2 2）摩擦力对木板所做的功；）摩擦力对木板所做的功；（3 3）这）这一对摩擦力做功的代数和为多大？一对摩擦力做功的代数和为多大？ 解析：解

24、析：（1 1）滑块受力情况如图甲所示，）滑块受力情况如图甲所示，摩擦力对滑块所做的功为摩擦力对滑块所做的功为W Wm m=F=Ff f（s+Ls+L）cos180cos180=-F=-FN1N1（s+Ls+L）=-mg=-mg（s+Ls+L）。）。（2 2）木板受力情况如图乙所示，木板受力情况如图乙所示，摩擦力对木板所做的功为摩擦力对木板所做的功为W WM M=F=Ff fs=Fs=Ff fs=mgss=mgs。（3 3）W=WW=Wm m+W+WM M=-mgL=-mgL。 例例9 9、多选如图所示，质量为多选如图所示，质量为m m的物体置于倾角为的物体置于倾角为的斜的斜面上，物体与斜面间的

25、动摩擦因数为面上，物体与斜面间的动摩擦因数为，在外力作用下，斜，在外力作用下，斜面体以加速度面体以加速度a a沿水平方向向左做匀加速运动，运动中物体与沿水平方向向左做匀加速运动，运动中物体与斜面体相对静止。则关于物体，下列说法中正确的是（斜面体相对静止。则关于物体，下列说法中正确的是（）A A. .支持力一定做正支持力一定做正功功 B.B.重力一定不做功重力一定不做功C.C.摩擦力可能不做功摩擦力可能不做功 D.D.摩擦力一定做负功摩擦力一定做负功ABC【解析解析】A A、B B对：由对：由W=Flcos W=Flcos 可知，支持力方向垂直可知，支持力方向垂直斜面向上，与位移方向的夹角小于斜面向上，与位移方向的夹角小于9090，支持力一定做正，支持力一定做正功；重力与位移方向的夹角等于功；重力与位移方向的夹角等于9090，重力一定不做功。，重力一定不做功。C C对，对，D D错：摩擦力的大小、方向不确定，当加速度错：摩擦力的大小、方向不确定，当加速度agtan agtan agtan 时，摩擦力时，摩擦力FfFf沿斜面向下，摩擦力做正功；当加沿斜面向下，摩擦力做正功；当加速度速度a=gtan a=gtan 时，摩擦力不存在，不做功时，摩擦力不存在，不做功。