高中物理 1.1 机械功学案5 鲁科版必修2

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1、1．1机械功学案【学习目标】1.知道功的定义，理解功的两个要素.2.掌握功的公式：W=Fscosα.明确公式中各个字母所代表的物理量，知道功的单位.3.知道功是标量，理解正功和负功的含义.4.能正确运用功的公式计算各力做功的大小.5.掌握合力做功的两种计算方法.【学习重点】正确运用功的公式计算各力做功的大小【知识要点】1．功的概念（1）如果一个物体受到力的作用，并且在力的方向上发生了位移，物理学中就说这个力对物体做了功。（2）在物理学中，力和物体在力的方向上发生的位移，是做功的两个不可缺少的因素。2．功的公式W=Fscosα计算一个力对物体所做的功的大小，与力F的大小、物体位移s的大

2、小及F和s二者方向之间的夹角α有关，且此计算公式有普遍意义（对计算机械功而言）。W=Fscosα力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小、力和位移的夹角的余弦三者的乘积。在国际单位制中，功的单位是焦耳（J）1J＝1N·m3．正功、负功（1）当0°≤α＜90°时，cosα为正值，W为正值，称为力对物体做正功，或称为力对物体做功。当α=90°时，cosα=0，W=0，力对物体做零功，即力对物体不做功。当90°＜α≤180°时，cosα为负值，W为负值，称为力对物体做负功，或说物体克服这个力做功。（2）正功、负功的物理意义。功是描述力在空间位移上累积作用的物理量。功是能量转化的量度，功是

3、标量。正功的意义是：力对物体做功向物体提供能量，即受力物体获得了能量。负功的意义是：物体克服外力做功，向外输出能量（以消耗自身的能量为代价），即负功表示物体失去了能量。A、功的计算方法：(1)恒力的功，直接利用W=Flcosα来计算，其中F应是恒力，l是力的作用点的位移，α是F和l方向之间的夹角，Fcosα是F在l方向上的分力，lcosα是l在F方向上的分位移。(2)合外力的功：一是先求合外力，再求总功；二是分别求各个力的功，再求各个力对物体做功的代数和，即：W合=W1+W2+W3+……B．判断力是否做功及其正负的方法：(1)看力F与l夹角α——常用于恒力做功的情形。(2)看力F与v

4、方向夹角α——常用于曲线运动情形。若α为锐角做正功，若α为直角则不做功，若α为钝角则做负功。C．分析摩擦力做功不论是静摩擦力，还是滑动摩擦力既可以对物体做正功，也可以对物体做负功，还可能不对物体做功。力做功是要看哪个力对哪个物体在哪个过程中做的功，而不是由力的性质来决定的。力做正功还是做负功要看这个力是动力还是阻力。摩擦力可以是动力也可以是阻力，也可能与位移方向垂直。D．求变力的功(1)化变力为恒力：①分段计算功，然后用求和的方法求变力所做的功②用转换研究对象的方法(2)若F是位移l的线性函数时，先求平均值，由求其功。(3)作出变力变化的F－l图象，图象与位移轴所围的“面积”即为变力

5、做的功。sF02-2-7Kd+d′d+d′kddCABD在F-l图象中，图线与坐标轴所围成的“面积”表示功。对于方向不变，大小随位移变化的力，作出F-l图象，求出图线与坐标轴所围成的“面积”，就求出了变力所做的功，上述例题也可用图象法来求解。因为木板对钉子的阻力与钉进木板的深度成正比，则F=kd，其图象为图2-2-7所示。E．关于相互作用力的功作用力和反作用力所做功的数值没有必然的联系。一对作用力和反作用力，可以两个力均不做功；可以一个力做功，另一个力不做功；也可以一个力做正功，另一个力做负功；也可以两个力均做正功或均做负功。【典型例题】1.如图所示，利用斜面从货车上卸货，每包货物的

6、质量m=100kg，斜面倾斜角α=37°，斜面的长度l=1.5m，货物与斜面间的动摩擦因素μ=0.2，求货物从斜面顶端滑到底端的过程中受到的各个力所做的功、外力做的总功以及合外力做的功。（g取10m/s2，sin37°=0.6）解：斜面上的货物受到重力G、斜面支持力N和摩擦力f共三个力的作用。货物位移的方向是沿斜面向下。用正交分解法，将货物所受的重力G分解到与斜面平行的方向和与斜面垂直的方向，则有　N=G2=mgcosα，f=μN=μmgcosα。由于斜面支持力N与位移垂直，所以支持力对货物没有做功即WN=0。重力G对货物所做的功WG可以用下列三种方法求解。方法一：根据功的定义。由于

7、重力方向上的位移h=lsin37°，所以WG=Gh=mglsin37°=100×10×1.5×0.6J=900J方法二：用公式W=Fscosα。由于重力与位移的夹角为90°-37°=53°，所以WG=Glcos53°=mglsin37°≈100×10×1.5×0.6J=900J方法三：用力的分解等效。将重力分解为使货物沿斜面下滑的分力G1和垂直紧压斜面的分力G2，则有G1=mgsin37°。由于G2与位移垂直，G2对货物没有做功，所以重力所做的功等于沿斜面