【課件】+功與功率+課件+-2023-2024學(xué)年高一下學(xué)期物理人教版（2019）必修第二冊

第八章機(jī)械能守恒定律1、功與功率功？一、功的意義功是能量轉(zhuǎn)化的量度。/測量工具（抽象）探究一：物體運動方向與力的方向不一致時，應(yīng)當(dāng)怎樣計算功？例如馬拉雪橇?xí)r拉力方向和雪橇運動方向間有一個角度。Fl這時應(yīng)當(dāng)怎樣計算功呢？·LFF2F1αL2L1·W

=FLcosа二、功的計算式1、功的概念：如果一個物體受到力的作用，并且在力的方向上發(fā)生了位移，就說這個力對物體做了功。2、功的計算式：W＝Flcosα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。3、功的國際單位：焦耳（joule）,簡稱焦，符號是J1J＝1N×1m=1N·m方法：將力、位移矢量的箭尾移到同一個作用點上。lFlFlF尋找力與位移的夾角探究二：怎樣理解功的定義中的位移？思考：如圖，質(zhì)量為M的木板靜置在光滑的水平面上，在M上有一質(zhì)量為m的物塊以初速度v0向右沖上木板，物塊與木板的接觸面粗糙。最終物塊m停止在木板上，二者一起運動，設(shè)摩擦力為f,分析摩擦力分別對木板和物塊做了多少功？V0位移相對不同參考系是不同的，高中階段以慣性參考系——地面來研究力對物體做功的問題。即必須是受力物體的對地位移。檢測題：如圖，質(zhì)量為m的物體靜止于傾角為θ、質(zhì)量為M的斜面上，現(xiàn)在對斜面施加一個水平向左的推力F，使物體隨斜面一起沿水平方向向左做勻速運動，位移為l，求在這個過程中：⑴力F做的功W1；⑵斜面對物體的支持力對物體做的功W2。F探究三：怎樣理解功的正、負(fù)？請交流你的看法：①刻度尺一般不會設(shè)置負(fù)值，功有正負(fù)嗎，有零嗎？

②功的正、負(fù)值取決于什么？

③功的正、負(fù)值有什么含義？

④功是標(biāo)量還是矢量？

⑤如何求合力的功（總功）？一個力對物體做負(fù)功，也可說成物體克服這個力做了功（正值）力F對物體做負(fù)功，也可以表述為物體克服F做功，這兩種說法的意義是相同的。正功比負(fù)功大嗎？（2）當(dāng)

時,，,表示力的方向與位移方向垂直時，力對物體不做功。LF（1）當(dāng)

時，

，,表示力的方向與位移的方向夾角是銳角時，力對物體做正功，說明在物體發(fā)生該段位移的過程中，該力是動力。LF（3）當(dāng)

時，

，,表示力的方向與位移的方向夾角是鈍角時，力對物體做負(fù)功，說明在物體發(fā)生該段位移的過程中，該力是阻力。LF正功和負(fù)功

我們學(xué)習(xí)了一個力對物體所做的功的求解方法，而物體所受的力往往不止一個，那么如何求解這幾個力對物體所做的功呢？FF阻FN370Gv0總功的計算請你算一算，當(dāng)物體受多個力作用時，如何求合力功（總功）。如圖，兩個相互垂直的力F1和F2同時作用在物體上，大小分別為3N和4N，使物體沿圖中V的方向從靜止開始運動1m，求兩個力對分別物體所做的功及合力對物體所做的總功。F1F2V總結(jié)：求幾個力對物體所做的總功的方法方法1:當(dāng)一個物體在幾個力的共同作用下發(fā)生一段位移時，這這幾個力對物體所做的總功，是各個力分別對物體所做功的代數(shù)和。W＝W1

＋W2

＋W3

＋……方法2:就是這幾個力的合力對物體所做的功;W=FLcosα【例題】一個質(zhì)量m＝150kg的雪橇，受到與水平方向成37°角的斜向上方的拉力F=500N，此階段地面與雪橇的阻力f1＝100N，在水平地面上移動的距離為5m后撤去拉力F，此階段地面與雪橇的阻力f2＝125N，再運動12m停下，cos37°＝0.8。求：（1）運動前5m內(nèi)各個力對物體所做的功；（2）運動后12m各個力對物體做的功；（3）全程各力對物體做的總功?？偣Φ挠嬎憬馕觯?）拉力在水平方向的分力為Fx＝Fcos37°，它做的功為WF＝Fxl1＝Fl1cos37°＝500×5×0.8J＝2000J阻力與運動方向相反，兩者夾角為180°，它所做的功為W1＝－F阻1l1＝－100×5J＝－500J（2）此階段只有阻力做功W2＝－F阻2l2＝－125×12J＝－1500J（3）全程各力對物體做的總功為W2＝WF＋W1

＋W2＝2000J－500J－1500J＝0F檢測題：如圖，質(zhì)量為m的物體靜止于傾角為θ、質(zhì)量為M的斜面上，現(xiàn)在對斜面施加一個水平向左的推力F，使物體隨斜面一起沿水平方向向左做勻速運動，位移為l，求在這個過程中：⑶摩擦力對物體做的功W3；⑷斜面對物體做的功W4；⑸地面對斜面做的功W5。三、變力功的計算請你思考W=Flcosα這個公式的適用條件是什么？對于大小或方向發(fā)生變化的變力，如何計算變力的功呢？方法一：轉(zhuǎn)換法方法四：圖像法方法三：平均力法方法二：微元法例1、如圖，定滑輪至滑塊的高度為H，已知細(xì)繩的拉力大小為F（恒定），滑塊沿水平面由A點前進(jìn)到B點，細(xì)繩與水平面夾角在A點為α，在B點為β，求繩的拉力對滑塊所做的功。ABF例2、如圖，某人用力轉(zhuǎn)動一半徑為R的轉(zhuǎn)盤，力F的大小保持不變，方向始終與力的作用點的切線方向一致，求使轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動一周過程中該力所做的功。F例3、一輛汽車質(zhì)量為103kg，從靜止開始運動，其阻力為車重的0.05倍，其牽引力的大小與車前進(jìn)的距離是線性關(guān)系且f=102+f0，其中f0是車所受阻力，問當(dāng)該車前進(jìn)100m時，求牽引力對汽車做了多少功？

例4、靜置于光滑水平面上坐標(biāo)原點處的小物塊，在水平拉力F作用下，沿x軸方向運動（如圖甲所示），拉力F隨物塊所在位置坐標(biāo)x的變化關(guān)系如圖乙所示，圖線為半圓，則物塊運動到x0的過程中，力F所做的功為多少？oX0xy本課我們學(xué)習(xí)了：功是能量轉(zhuǎn)化的量度。/測量工具（抽象）功的定義式：W＝Flcosα幾個力對物體所做的總功的方法計算變力的功思考題：當(dāng)你從下蹲到跳起來的過程中，地面對你做功了嗎？粉筆在黑板上寫字時，摩擦力對黑板做了功嗎？對粉筆做了功嗎？你推靜止的墻壁時，你顯然對墻壁沒有做功，你為什么會累，你消耗的能量哪去了？1、物理意義：是表示力對物體做功快慢的物理量。

3、公式：

比值定義法4、功率是標(biāo)量。功率表示做功過程中能量轉(zhuǎn)化的快慢。5、功率的單位：瓦特（W）常用單位：

kW一、功率的概念2、定義：功W跟完成這些功所用時間t的比值

1、P=W/t（平均功率）P=Fvcosa當(dāng)v是平均速度，則P為平均功率2、P=Fvcosa當(dāng)v是瞬時速度，則P為瞬時功率二、平均功率與瞬時功率P77、思考與討論

從P=Fv可以看出，汽車、火車等交通工具和各種起重機(jī)械，當(dāng)發(fā)動機(jī)的輸出功率P一定時，牽引力F與速度v成正比。你認(rèn)為應(yīng)該怎樣增大它們的牽引力呢？汽車變速桿可以進(jìn)行控制行駛速度思考：汽車以額定功率在平直公路行駛時，若前方遇到了一段較徒的上坡路段，汽車司機(jī)要做好什么調(diào)整，才能確保汽車駛到坡頂？為什么？

司機(jī)將發(fā)動機(jī)的速度檔位調(diào)低后，速度減少了，牽引力加大了，只要牽引力足夠，汽車便可順利上坡P77頁，例題2

思考：奧運長跑運動員能否用100m短跑的速度來完成5000m的賽跑路程呢？為什么？人與機(jī)器一樣，不能長時間超負(fù)荷運動，短跑運動員在100m賽跑中，時間只是十幾秒，能以最大的速度跑完全程，此時運動員的輸出功率是正常時的數(shù)十倍。在5Km的長跑運動中，運動員不可能長時間超負(fù)荷運動。三、額定功率和實際功率

1、額定功率：是指機(jī)器在額定轉(zhuǎn)速下可以長時間工作的最大輸出功率，也就是機(jī)器銘牌上的標(biāo)稱值。2、實際功率：是指機(jī)器在工作中實際輸出的功率。3、機(jī)器不一定在額定功率下工作，機(jī)器正常工作時實際功率總是小于或等于額定功率，機(jī)器只能在短暫時間內(nèi)實際功率略大于額定功率，但不允許長時間超過額定功率。練一練：（1）若汽車在水平路面行駛時受到的阻力恒為2000N，勻速行駛的速度為108km/h，求發(fā)動機(jī)輸出的實際功率：（2）設(shè)阻力保持不變，求汽車能達(dá)到的最大速度；（3）若汽車在傾角為300路面向上以36km/h速度勻速行駛，則此時實際功率多大？（已知摩擦阻力為2000N，汽車和人的總質(zhì)量為2200kg）1.質(zhì)量m=3kg的物體,在水平力F=6N的作用下,在光滑的水平面上從靜止開始運動,運動時間t=3s,求:a.力F在t=3s內(nèi)對物體所做的功b.力F在t=3s內(nèi)對物體所做的功的平均功率c.在3s末,力F對物體做功的瞬時功率aW=54JbP=18wcP=36w2.一個物體的質(zhì)量m=2kg做自由落體運動求:g=10m/s21)下落3s時重力做了多少功,3s內(nèi)重力的功率.2)第3s內(nèi)重力做了多少功,第3s內(nèi)的功率.3)第3s末重力的功率是多少.1)900J300W2)500J500W3)600W3.質(zhì)量為m的物體沿傾角為α的固定斜面滑到底端時的速度大小為v，此時重力的瞬時功率為（）A.mgvB.mgvsinαC.mgvcosαD.mgvtanαBαC4.

如圖所示，飛行員進(jìn)行素質(zhì)訓(xùn)練時，抓住秋千桿由水平狀態(tài)開始下擺，到達(dá)豎直狀態(tài)的過程中，飛行員受重力的瞬時功率變化情況是A、一直增大B、一直減小C、先增大后減小D、先減小后增大5．在水平路面上運動的汽車的額定功率為100kW，質(zhì)量為10t，設(shè)阻力恒定，且為車重的0.1倍(g取10m/s2)，則：(1)若汽車以不變的額定功率從靜止啟動，汽車的加速度如何變化？(2)當(dāng)汽車的加速度為2m/s2時，速度為多大6．汽車在平直公路上以速度v0勻速行駛，發(fā)動機(jī)功率為P0.快進(jìn)入鬧市區(qū)時司機(jī)減小了油門，使汽車的功率立即減小一半并保持該功率繼續(xù)行駛.下列四個圖像中，哪個正確表示了從司機(jī)減小油門開始，汽車的速度與時間的關(guān)系圖像7.一輛轎車在平直公路上行駛，啟動階段轎車牽引力保持不變，而后以額定功率繼續(xù)行駛，經(jīng)過時間t0，其速度由零增大到最大值vm.若轎車所受的阻力Ff