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课件网) 第1节 机械功 用一定的力斜拉购物篮移动时 (图1—1)，拉力方向与篮的位移方向有一定的夹角，拉力对篮做功了吗 在初中物理的基础上，本节我们进一步深化对功的认识，学习力与位移互成角度时功的计算。 图1—1 人拉购物篮 机械功的 含义 1 能量（Energy） 01 具有能量的物体能做一些事情、完成一些工作 能量表示物体做功的本领 功是能量转化的量度 动能:物体运动而具有的能量 机械能 势 能 重力势能 弹性势能 机械功（W） 02 定义： 如果施力于某物体，并使该物体在力的方向上移动一段距离，我们就说力对这个物体做了功。 单位：焦耳，符号J 如果作用于某物体的恒力大小为 F，该物体沿力的方向运动的位移大小为 s，则F与s的乘积称为机械功 (mechanical work)，简称功，用W表示。 S F F W＝Fs 这个公式只适用于恒力方向与运动方向一致的情况。 如果力和位移不在同一直线上要如何计算？ 在生产生活中，我们经常见到类似斜拉购物篮的情景，这时作用于物体的力与物体的位移成一定夹角。在这个过程中，拉力做的功是多少呢 我们把斜拉购物篮这类情景转换为物理模型，物体在与水平方向成角的恒定拉力F作用下沿水平方向移动，发生的位移是 s，在这个过程中，拉力F所做的功是多少 如图1—2所示，可将 F 分解为沿水平方向向右的分力 F1 和沿竖直方向向上的分力 F2。F1与物体位移的方向一致，对物体做了功；F2与物体位移的方向垂直，不对物体做功。 因此，恒力F对物体所做的功W就等于分力 F1 所做的功。再结合功的定义，可得出恒力做功的计算公式 W＝Fscos α α 力与位移的夹角 功只有大小没有方向，是标量。在国际单位制中，功的单位是焦耳，用符号J表示。如果 1 N 的力使物体在力的方向上发生了 1 m 的位移，那么这个力对该物体所做的功就是1J，即 1 J ＝ 1 N × 1 m ＝ 1 N·m 拓展一步 用图像描述功 我们也可用图像来描述力对物体做功的大小。当力的方向与位移方向一致时，以力 F 的大小为纵坐标、位移 s 的大小为横坐标，作出 F 随 s 变化的图像。 当F为恒力时，由F和s为邻边构成的矩形面积即表示功的大小，如图 1—3 (a)所示。 若F不是恒力，可将位移划分为若干等距的小段，在每个小段中F可近似看成恒力，其所做功的大小即为该小段对应的小矩形的面积，整个过程中 F 所做功的大小近似等于所有小矩形面积之和，如图 1—3 (b) 所示。 思考：下列情形中，人是否对物体做功 机械功的 计算 2 由功的计算公式可知，当力 F 和物体位移 s 的大小都一定时，功 W 就由 F与 s 的夹角 α 的余弦 cos α 决定。 当α＝0°时，cosα＝1，W＝Fs，这就是初中物理中作用力与物体位移方向相同的情况。 当α＝90°时，cos α＝0，W＝0，表示力 F 与物体位移的方向垂直时，对物体不做功。 当 0°≤α＜90°时，cosα＞0，W＝Fscos α＞0，表示力F对物体做正功。 当90°＜α≤180°时，cos α＜0，W＝Fscos α＜0，表示力 F 对物体做负功，也可说物体克服这个力做了功。 当α＝180°时，cos α＝－1，W＝－Fs，表示作用力与物体位移方向相反。 夹角α的范围 做功情况 物理意义 α＝ cosα＝0，W＝0，即力F对物体不做功 力不是阻力也不是动力 0≤α＜ cosα＞0，W＞0，即力F对物体做正功 力是动力，物体的动能增加 ＜α≤0 cosα＜0，W＜0，即力F对物体做负功或物体克服力F做功 力是阻力，物体的动能减小 α F S 甲 α F S 乙 W＝Fscos α 注意事项 功是标量，但有正负，表效果(做正功还是负功) 功是过程量，计算需注意在哪段过程做的功 正负表示力对物体做功还是克服力做功 例如，在某些飞机着陆滑跑中，要打开尾部的减速伞(图 1—4)。在这个过程中，减速伞拉力的方向与飞机位移的方向 ... ...
