中職物理（通用類）高教版（2023） 2.1 功 功率 課件 （共25張PPT）

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第一節(jié)功功率

將料斗向上勻速吊起和將料斗靜止地吊在半空中有什么不同？

主要內(nèi)容

功

功率

1

2

01

PART01

功

一、功

若物體在力F的作用下，在力F的方向上發(fā)生的位移是s，那么力F對(duì)物體做的功為

W＝Fs

初中我們已經(jīng)知道，一個(gè)物體受到力的作用，如果在力的方向上發(fā)生了一段位移，就說(shuō)這個(gè)力對(duì)物體做了功。

用兩個(gè)或多個(gè)物理量相乘來(lái)定義新物理量的方法，稱為乘積定義法，它是一種數(shù)學(xué)方法。它與比值定義法一樣，也是物理學(xué)中最常使用的定義新物理量的方法之一。

【思維與方法】乘積定義法

一、功

用乘積法定義的物理量往往與用來(lái)定義的幾個(gè)物理量有關(guān)（或由它們決定）。

←

v

力和物體在力的方向上發(fā)生的位移，是做功的兩個(gè)不可缺少的因素。

一、功

一個(gè)物體在光滑的水平面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)。因?yàn)樗鼪](méi)有受到推力，所以，沒(méi)有推力對(duì)物體做功。

某人舉著一個(gè)物體勻速前進(jìn)。雖然有推力，但在力的方向上沒(méi)有位移，所以他也沒(méi)有做功。

→

v

起重機(jī)在向上勻速吊起料斗時(shí)對(duì)料斗做了功，做功對(duì)應(yīng)著某種形式的能量轉(zhuǎn)化，即要消耗能量；當(dāng)起重機(jī)靜止地將料斗吊在半空中時(shí)，雖然拉力相同，但是起重機(jī)沒(méi)有對(duì)料斗做功，因此不消耗能量。

一、功

在實(shí)際生產(chǎn)、生活中，物體的位移方向并不總是跟力的方向相同。當(dāng)力F的方向跟位移s的方向成某一角度α?xí)r，如下圖所示，該怎樣計(jì)算這個(gè)力做的功呢

一、功

將力F分解成與位移方向相同的分力F1和與位移方向垂直的分力F2，如下圖所示。

一、功

在此過(guò)程中，分力F2不做功，只有分力F1做功。

恒力對(duì)物體所做的功，等于力的大小、位移的大小、力和位移間夾角的余弦這三者的乘積。

一、功

W＝Fscosα

分析恒力做功的大小與力和位移間夾角的關(guān)系，共有以下幾種情形：

當(dāng)α＝0時(shí)，cosα＝1，W＝Fs，力和位移方向相同，力對(duì)物體做正功。

一、功

當(dāng)0＜α＜90°時(shí)，cosα＞0，W為正值，力對(duì)物體做正功。

當(dāng)α＝90°時(shí)，cosα＝0，W＝0，力和位移方向垂直，力對(duì)物體不做功。

當(dāng)90°＜α＜180°時(shí)，cosα＜0，W為負(fù)值，力對(duì)物體做負(fù)功。

一、功

當(dāng)α＝180°時(shí)，cosα＝－1，W＝－Fs，力和位移方向相反，力對(duì)物體做負(fù)功。

分析法就是把研究對(duì)象分解為各個(gè)組成部分和要素，然后分別加以研究，從而揭示事物的屬性和本質(zhì)的方法。

【思維與方法】分析法

一、功

任何事物都是由各個(gè)部分或要素組成的，事物整體的各種屬性、關(guān)系等，必然從各個(gè)組成部分和要素的運(yùn)動(dòng)及相互作用中表現(xiàn)出來(lái)。因此，對(duì)一個(gè)復(fù)雜的物理系統(tǒng)或現(xiàn)象，通過(guò)對(duì)各個(gè)部分、各個(gè)因素的分析，可以弄清其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，了解其一般特征，掌握其基本聯(lián)系。

如果公式W＝Fscosα中的F是幾個(gè)力的合力，那么α就是合力方向與物體位移方向間的夾角，W就是合力做的功。

一、功

通過(guò)分析可以證明，合力做的功等于各個(gè)分力做功的代數(shù)和。

因此，求某過(guò)程中物體所受合力做的功時(shí)，有兩種方法：一是先求出合力，再結(jié)合位移，求出合力做的功；二是先求出各個(gè)分力做的功，再通過(guò)相加，求出合力做的功。

示例1一個(gè)質(zhì)量為150kg的小車，受到與水平方向成37°角斜向上方的500N的拉力，與地面間的摩擦力為100N，在水平地面上移動(dòng)的距離為5m。求合力對(duì)物體做的功。

分析小車在水平地面上移動(dòng)時(shí)，受到重力G、支持力FN、拉力F和摩擦力Ff四個(gè)力的作用，如右圖所示。

一、功

解拉力做的功

WF＝Fscosα=500×5×cos37°J≈2000J

摩擦力做的功

＝－Ffs＝－100×5J＝－500J

合力做的功

W合＝WF＋＝（2000－500）J＝1500J

一、功

02

PART01

功率

在物理學(xué)中，把一個(gè)力所做的功W跟完成這些功所用時(shí)間t的比值，稱為功率。用P表示功率，則有

不同物體做相同的功，所用的時(shí)間往往不同。

二、功率

如何描述一個(gè)力做功的快慢程度呢？

電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)（包括柴油機(jī)、汽油機(jī)等）等動(dòng)力機(jī)械都標(biāo)有額定功率，這是其可以長(zhǎng)時(shí)間工作的功率，而實(shí)際輸出功率往往小于這個(gè)數(shù)值。

二、功率

例如，某汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率是100kW，但在平直公路上中速行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際輸出的功率只有20kW左右。

在特殊情況下，例如在爬陡坡或穿越障礙時(shí)，司機(jī)通過(guò)大供油量，可以使發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際輸出的功率大于額定功率。

即功率等于力和物體運(yùn)動(dòng)速度的乘積。從上式可以看出，當(dāng)功率P一定時(shí)，牽引力F和速度v成反比。

二、功率

因?yàn)椋?/p>

把W=Fs代入功率的公式，可得，

P=Fv

所以，汽車在起動(dòng)或長(zhǎng)距離上坡時(shí)，一般使用低速擋，來(lái)獲得較大的牽引力；在平直公路上高速行駛時(shí)，則使用高速擋。

【技術(shù)·中國(guó)】C919大型客機(jī)

二、功率

示例2一輛“解放”牌汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率是6.0×104W，在水平路面上行駛時(shí)受到的阻力是1.8×103N，求發(fā)動(dòng)機(jī)在額定功率時(shí)汽車勻速行駛的速度。在同樣的阻力下，如果行駛速度只有54km/h，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的實(shí)際功率是多少？

分析汽車勻速行駛時(shí)，牽引力和阻力相等。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率和牽引力，利用公式P=Fv即可求出速度。在同樣的阻力下，即牽引力不變，當(dāng)速度減小時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際輸出功率可由公式P’=Fv’求出。

二