高一物理能量与功.ppt

高一物理能量与功.ppt

《高一物理能量与功.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高一物理能量与功.ppt（41页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

一、能量、一、能量、势能、动能、机械能势能、动能、机械能相互作用的物体凭借其位置而具有的能量相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫做势能。

叫做势能。

是一个守恒量，且有不同的表现形式。

是一个守恒量，且有不同的表现形式。

1.1.势能势能EEPP：

能量能量物体由于运动而具有的能量叫做动能。

物体由于运动而具有的能量叫做动能。

2.2.动能动能EEKK3.3.机械能：

机械能：

动能和势能的统称动能和势能的统称如：

高空飞行的飞机如：

高空飞行的飞机由于运动而具有动能，由于运动而具有动能，同时由于具有高度而同时由于具有高度而具有重力势能。

具有重力势能。

动能：

动能：

一、一、功的概念功的概念如果一个物体受到力的作用如果一个物体受到力的作用,并且在力的方向并且在力的方向上发生了位移上发生了位移,我们就说这个力对物体做了功我们就说这个力对物体做了功.纹丝不纹丝不动动!

劳而无功劳而无功（有力无距有力无距）真辛苦真辛苦!

徒劳无功徒劳无功（有力有距，但力有力有距，但力距距）判断判断:

有无做功有无做功1.1.定义：

定义：

匀速匀速不劳无功不劳无功（有距无力有距无力）力与位移方向相同，力做功力与位移方向相同，力做功归纳归纳:

做功的两个必要条件做功的两个必要条件（11）作用在物体上的力）作用在物体上的力（22）物体在）物体在力的方向力的方向发生一段位移发生一段位移这两个条件是严格的，缺一不可这两个条件是严格的，缺一不可！

马拉着车前进马拉着车前进11、力的方向与物体的运动方向一致、力的方向与物体的运动方向一致物体物体mm在水平力在水平力FF的作用下水平向前的作用下水平向前行驶的位移为行驶的位移为SS，如图所示，则力，如图所示，则力FF对物对物体所做的功为：

体所做的功为：

W=FSW=FSFF表示恒力的大小，表示恒力的大小，SS表示位移的大小，表示位移的大小，WW表示力对物体所做的功表示力对物体所做的功如何求一个力做了多少功呢？

如何求一个力做了多少功呢？

二、功的表达式二、功的表达式22、如果力的方向与运动方向垂直、如果力的方向与运动方向垂直当力的方向跟位移方向垂直时，物体在力当力的方向跟位移方向垂直时，物体在力的方向上没有发生位移，力对物体不做的方向上没有发生位移，力对物体不做功，即做功为零。

功，即做功为零。

即即WW00FF匀速运动匀速运动SSFFFFF分析：

分析：

根据力的等效性原理根据力的等效性原理,可以可以把计算把计算F做功的问题转化为做功的问题转化为分别求分别求F1和和F2做功的问题做功的问题W1=F1S=FCOSSW2=0W=W1+W2W=FSCOS3、当力的方向与位移方向成某一角度、当力的方向与位移方向成某一角度时时拉力拉力F做的功做的功W=？

F2F1理解：

在位移方向的分力与位移的乘积理解：

在位移方向的分力与位移的乘积11、公式：

、公式：

W=FScos其中其中为为FF与与ss的夹角，的夹角，FF是恒力的大小，是恒力的大小，ss一般是物体相对地面的位移，而不是相对于一般是物体相对地面的位移，而不是相对于和它接触的物体的位移和它接触的物体的位移.（力的作用点发生的（力的作用点发生的位移）位移）功的公式：

功的公式：

22、单位、单位国际单位：

焦耳（焦）国际单位：

焦耳（焦）单位符号：

单位符号：

JJm=1Nm木头在起重机木头在起重机的拉力作用下的拉力作用下?

能增加能增加列车在机车牵列车在机车牵引力的作用下引力的作用下?

能能增加增加握力器在手的压力作用下握力器在手的压力作用下？

能增加能增加力对物体做了功力对物体做了功公式公式只只适用于适用于恒力恒力做功做功.即力的大小和即力的大小和方向恒定且受力物体沿着确定直线运动。

（力和位移方向恒定且受力物体沿着确定直线运动。

（力和位移的夹角恒定）的夹角恒定）计算功时必须明确是哪个力在哪个过计算功时必须明确是哪个力在哪个过程中对哪个物体做功。

程中对哪个物体做功。

力做功多少只与、及二者夹角余弦力做功多少只与、及二者夹角余弦有关，而与物体的加速度大小、速度大小、运动时有关，而与物体的加速度大小、速度大小、运动时间长短等都无关，即与物体的运动性质无关，同时间长短等都无关，即与物体的运动性质无关，同时与有无其它力做功也无关。

与有无其它力做功也无关。

功是能量的变化的量度，力对物体做多少功，功是能量的变化的量度，力对物体做多少功，则物体的能量就改变多少。

则物体的能量就改变多少。

3.3.物理意义：

物理意义：

4.4.功是过程量：

功是过程量：

5.5.适用条件适用条件:

变力做功利用微元法、图像法、平均法、动能定变力做功利用微元法、图像法、平均法、动能定理等方法处理。

理等方法处理。

6.6.功是标量，只有大小，没有方向，但是有正负功是标量，只有大小，没有方向，但是有正负.当当009090时时cos0cos0,WW00，力对物体做正功；，力对物体做正功；表示动力对物体做功。

表示动力对物体做功。

若物体做直线运动，若物体做直线运动，由由力和位移夹角力和位移夹角来判断较方便来判断较方便。

当当=90=90时，时，cos=0cos=0、W=0W=0，力对物体不做功；，力对物体不做功；当当9090180180时，时，cos0cos0,WW00，力对物体做，力对物体做负功或说成物体克服这个力做功负功或说成物体克服这个力做功.表示阻力对物体做功。

表示阻力对物体做功。

若物体做曲线运动，若物体做曲线运动，利用利用力和速度的夹角力和速度的夹角来判断做。

来判断做。

时，力对物体做正功；时，力对物体做正功；时，力对物体不做功。

时，力对物体不做功。

时，力对物体做负功（或时，力对物体做负功（或物体克服力做功）。

物体克服力做功）。

正正功功的的意意义义是是：

力力对对物物体体做做正正功功，表表明明此此力力的效果是促进物体的运动，是动力做功。

的效果是促进物体的运动，是动力做功。

负负功功的的意意义义是是：

力力对对物物体体做做负负功功，表表明明此此力力的效果是阻碍了物体运动，是阻力做功。

的效果是阻碍了物体运动，是阻力做功。

功是标量功是标量，但有正负。

功的正负只表示力做功，但有正负。

功的正负只表示力做功的效果的效果,决不表示方向决不表示方向,也不表示大小。

即：

表示是也不表示大小。

即：

表示是动力或阻力做功。

动力或阻力做功。

一个力对物体做负功，也可说成物一个力对物体做负功，也可说成物体克服这个力做了功（正值）体克服这个力做了功（正值）做功正负看夹角：

锐（角做功正负看夹角：

锐（角）正（功正（功）、钝（角）、钝（角）负（功）、直（角）为零。

负（功）、直（角）为零。

例例1：

某一物体以一定初速度在粗糙水平面做：

某一物体以一定初速度在粗糙水平面做匀减速直线运动，若阻力做匀减速直线运动，若阻力做20J功，功，也可以讲物体克服阻力做了也可以讲物体克服阻力做了20J功。

功。

比较比较8J的功与的功与5J的功谁大？

的功谁大？

2.2.如图所示，如图所示，静止静止在在光滑光滑水平面上的物体质量水平面上的物体质量mm25kg25kg，在与水平方向成，在与水平方向成6060角斜向上的力角斜向上的力FF作用作用下运动下运动10s10s，已知，已知FF10N10N，求在这，求在这10s10s内力内力FF所所做的功。

做的功。

（取取gg10m/s10m/s22）总功等于各个力对物体所做功的总功等于各个力对物体所做功的代数和代数和，也等于，也等于合力合力对物体所做的功。

对物体所做的功。

三三、求总功求总功3.3.在在光滑光滑水平面水平面上，物体受到两个沿水平方向互相上，物体受到两个沿水平方向互相垂直的大小分别为垂直的大小分别为3N3N和和4N4N的恒力，从静止开始运动的恒力，从静止开始运动10m,10m,求每个力做的功和合力做的功。

求每个力做的功和合力做的功。

由上可知，总功的计算是标量运算，不符合平行四由上可知，总功的计算是标量运算，不符合平行四边形定则边形定则FF11=4N=4NFF22=3N=3NF=5NF=5N44.用水平恒力用水平恒力FF作用于质量为作用于质量为MM的物体，使之在光滑的的物体，使之在光滑的水平面上沿力的方向移动距离水平面上沿力的方向移动距离LL，恒力做功为，恒力做功为WW11，再，再用该恒力作用于质量为用该恒力作用于质量为m（mM）m（mww22BwBw11wWCFBFCBWBWCFBWCFBFCDWBWCFBFC11、做功的两个不、做功的两个不可缺少的因素可缺少的因素作用在物体上的力作用在物体上的力在在力的方向上力的方向上移动的位移移动的位移22、功的计算、功的计算W=FScosaa、功一定要指明是哪个力对物体做的功、功一定要指明是哪个力对物体做的功bb、力必须是、力必须是恒力恒力力力物体在力的方向上物体在力的方向上发生的位移发生的位移力的大小力的大小位移的大小位移的大小正正不做不做负负先求合外力，先求合外力，再求合外力的功再求合外力的功先求每个力的功，再求各力做功先求每个力的功，再求各力做功的代数和的代数和11、质量为、质量为mm的物体沿倾角为的物体沿倾角为的斜面匀的斜面匀速滑下，在通过位移速滑下，在通过位移LL的过程中的过程中（）A.A.重力对物体做功重力对物体做功mgmgLLB.B.重力对物体做功重力对物体做功mgmgLLsinsinC.C.支持力对物体做功支持力对物体做功mgmgLLcoscosD.D.摩擦力对物体做正功，数值为摩擦力对物体做正功，数值为mgmgLLsinsinB2.2.物物体体AA的的质质量量为为2kg2kg，置置于于粗粗糙糙的的水水平平面面上上，水水平平拉拉力力FF大大小小为为2N2N，不不计计绳绳子子与与滑滑轮轮的的摩摩擦擦和和滑滑轮轮的的质质量量，物物体体刚刚好好做做匀匀速速直直线线运运动动，在在物物体体AA移移动动l=0.4m=0.4m的过程中，求拉力的过程中，求拉力FF做功？

做功？

FA要点：

要点：

l为为F的作用点发生的位移的作用点发生的位移方法二：

等效法方法二：

等效法AA受拉力做的功为受拉力做的功为FF做的功做的功平均力法平均力法：

若变力大小随位移是若变力大小随位移是线性线性变化，且变化，且方向不变方向不变时，可将时，可将变力的平均值求出后用公式变力的平均值求出后用公式一、变力做功一、变力做功求解对象求解对象2.图像法图像法变力的功力的功W可用可用FL图线所包所包围的面的面积表示表示L轴上方的面上方的面积表示力表示力对物体做的正功的多少，物体做的正功的多少，L轴下方的面下方的面积表示力表示力对物体做的物体做的负功的多少功的多少FFLL3.微元法微元法适应对象适应对象适应对象适应对象适应对象：

适应对象：

当力的大小不变，力的方向时刻与速度同当力的大小不变，力的方向时刻与速度同向或反向时向或反向时.解题方法：

解题方法：

可用微元法将曲线分成无限个小元段，每可用微元法将曲线分成无限个小元段，每一小元段可认为恒力做功，总功即为各个小元段做功一小元段可认为恒力做功，总功即为各个小元段做功的代数和的代数和.答案答案2mgR把一个物体从地面竖直向上抛出去，该物体上升的最把一个物体从地面竖直向上抛出去，该物体上升的最大高度是大高度是hh，若物体的质量为，若物体的质量为mm，所受的空气阻力恒为，所受的空气阻力恒为f,f,则在从物体被抛出到落回地面的全过程中（）则在从物体被抛出到落回地面的全过程中（）AA、重力所做的功为零、重力所做的功为零BB、重力所做的功为、重力所做的功为2mgh2mghCC、空气阻力做的功为零、空气阻力做的功为零DD、空气阻力做的功为、空气阻力做的功为-2fh-2fhAD（分段法）分段法）空气阻力做的功在数值上空气阻力做的功在数值上等于阻力与全程物体路程的乘积等于阻力与全程物体路程的乘积练习练习4.等效法等效法3.3.如图，一根绳子绕过高如图，一根绳子绕过高4m4m的滑轮（大小、摩擦均不计），的滑轮（大小、摩擦均不计），绳的一端拴一质量为绳的一端拴一质