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《2018-2019學(xué)年高中物理第3章動能的變化與機(jī)械功3.2.1研究功與功率一學(xué)案》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、3.2.1 研究功與功率(一)[學(xué)習(xí)目標(biāo)] 1.理解功的概念，知道做功的兩個因素.2.明確功是標(biāo)量，會用功的公式進(jìn)行計算.3.理解正功、負(fù)功的含義.4.會計算變力做功，會計算多個力的總功．一、功1．公式：W＝Fscosα，其中F、s、α分別為力的大小、位移的大小、力與位移方向的夾角．即力對物體所做的功，等于力的大小、位移的大小、力與位移夾角的余弦這三者的乘積．2．單位：國際單位制中，功的單位是焦耳，符號是J.二、正功和負(fù)功1．力對物體做正功和負(fù)功的條件由W＝Fscosα可知(1)當(dāng)0≤α<時，W>
2、0，力對物體做正功；(2)當(dāng)<α≤π時，W<0，力對物體做負(fù)功，或稱物體克服這個力做功；(3)當(dāng)α＝時，W＝0，力對物體不做功．2．做功與動能變化的關(guān)系力對物體做正功時，物體的動能增加；力對物體做負(fù)功時，物體的動能減少；力對物體做多少功，物體的動能就變化多少．3．計算變力做功如圖1所示，F(xiàn)－s圖像下方從s1到s2的面積，就是變力F在s＝s2－s1段內(nèi)做的功．圖1[即學(xué)即用]1．判斷下列說法的正誤．(1)公式W＝Fscosα中的s是物體運動的路程．(×)(2)物體只要受力且運動，該力就一定做功．(×
3、)(3)功有正負(fù)之分，所以功是矢量．(×)(4)一個力對物體做了負(fù)功，則說明這個力一定阻礙物體的運動．(√)2.如圖2所示，靜止在光滑水平面上的物體，在與水平方向成60°角斜向上的力F作用下運動10m，已知F＝10N，則拉力F所做的功是________J.圖2答案 50一、對功的理解[導(dǎo)學(xué)探究]1．觀察圖3，分析圖中的哪個人對物體做了功？圖3答案 小川拉重物上升的過程，小川對重物做了功，其他三人都沒有做功．2．如圖4所示，物體在與水平方向夾角為α的力F的作用下前進(jìn)了s，則力F對物體做的功如何表示？
4、圖4答案 如圖把力F沿水平方向和豎直方向進(jìn)行正交分解，物體在豎直方向上沒有發(fā)生位移，豎直方向的分力沒有對物體做功，水平方向的分力Fcosα所做的功為Fscosα，所以力F對物體所做的功為Fscosα.[知識深化] 對公式W＝Fscosα的理解1．恒力F對物體做的功，只與F、s、α有關(guān)，與物體的運動狀態(tài)及物體是否還受其他作用力等因素?zé)o關(guān)．2．計算力F的功時要特別注意，F(xiàn)與s必須具有同時性，即s必須是力F作用過程中物體發(fā)生的位移．3．功是標(biāo)量，沒有方向，但是有正負(fù)．4．公式W＝Fscosα適用于計算恒
5、力做功，若是變力，此公式不再適用．例1 如圖5所示，坐在雪橇上的人與雪橇的總質(zhì)量為m，在與水平地面成θ角的恒定拉力F作用下，沿水平地面向右移動了一段距離s.已知雪橇與地面間的動摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g，則雪橇受到的( )圖5A．支持力做功為mgsB．重力做功為mgsC．拉力做功為FscosθD．滑動摩擦力做功為－μmgs答案 C解析 支持力和重力與位移垂直，不做功，A、B錯誤；拉力和摩擦力做功分別為W1＝Fscosθ，W2＝－μ(mg－Fsinθ)s，C正確，D錯誤．二、正負(fù)功的判斷[導(dǎo)學(xué)探
6、究] 某物體在力F作用下水平向右運動的位移為s，拉力的方向分別如圖6甲、乙所示，分別求兩種情況下拉力對物體做的功． 圖6答案 Fs －Fs[知識深化]1．正、負(fù)功的意義功是標(biāo)量，只有正、負(fù)，沒有方向，功的正負(fù)不表示大小，只表示能量轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化的方向，即：動力對物體做正功，使物體獲得能量，阻力對物體做負(fù)功(也可以說，物體克服該力做功)，使物體失去能量．2．判斷力是否做功及做功正負(fù)的方法(1)根據(jù)力F的方向與位移s的方向間的夾角α——常用于恒力做功的情形．(2)根據(jù)力F的方向與速度v的方向間的夾角α——
7、常用于曲線運動的情形．若α為銳角則做正功，若α為直角則不做功，若α為鈍角則做負(fù)功．例2 (多選)質(zhì)量為m的物體，靜止在傾角為θ的斜面上，斜面沿水平方向向右勻速移動了距離s，如圖7所示．物體相對斜面靜止，則下列說法正確的是( )圖7A．重力對物體m做正功B．合力對物體m做功為零C．摩擦力對物體m做負(fù)功D．支持力對物體m做正功答案 BCD解析 物體的受力和位移如圖所示．支持力N與位移s的夾角α<90°，故支持力做正功，D選項正確；重力與位移垂直，故重力不做功，A選項錯誤；摩擦力f與位移s的夾角大于9
8、0°，故摩擦力做負(fù)功，C選項正確；物體做勻速運動，所受合力為零，合力不做功，故B選項正確．三、總功的計算當(dāng)物體在多個力的共同作用下發(fā)生一段位移時，合力對物體所做的功等于各分力對物體做功的代數(shù)和．故計算合力的功有以下兩種方法．(1)先由W＝Fscosα計算各個力對物體所做的功W1、W2、W3……然后求所有力做功的代數(shù)和，即W合＝W1＋W2＋W3＋….(2)先由力的合成或根據(jù)牛頓第二定律求出合力F合，然后由W合＝F合scosα計算總功，此時α為F合的方向與s的方向間的夾角．注意：當(dāng)在一
