8.1功与功率 ppt课件（含视频）-（2019）新人教版高中物理高一必修第二册.rar

功与功率 机械能守恒定律 力和运动的角度能量的角度能量之间如何转化,又如何定量地量度?牛顿运动定律直线运动曲线运动万有引力重力势能增大动能增大弹性势能增大FFFxxx力?功！若物体在力的作用下能量发生了变化，则这个力一定对物体做了功。思考1:有无做功纹丝不动!匀速真辛苦匀速前进一、功的概念思考 2 如果起重机提着货物静止不动，拉如果起重机提着货物静止不动，拉力对货物是否做功了？力对货物是否做功了？ 如果提着货物水平运动如果提着货物水平运动，拉力是否做功了？，拉力是否做功了？一.功的概念陷在雪地里的汽车，人不管怎样用力，都推不动，人的推力对汽车是否做功了？火车在平直轨道上运动，铁轨对火车的支持力和火车的重力做不做功？一.功的概念1、定义：W = F l cos力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小、力与位移夹角余弦这三者的乘积一.功3、单位国际单位：焦耳（焦）单位符号：Jm=1Nm2、公式W表示力对物体所做的功，F表示物体所受到得力，是物体所发生的位移，是力F和位移之间的夹角，求功时一定明确要求的是哪一个力在哪一段位移上做的功。功的计算时，各量要求统一采用国际单位制适用于恒力做功FFL 在物理学中，如果力的方向与物体运动的方向相同，功就等于力的大小与位移大小的乘积。WF L力的大小位移的大小力F对物体做的功1.力的方向与物体运动的方向相同时二、功的计算LFFFFF根据力的等效性原理,可把计算F做功的问题转化为分别求F1和F2做功的问题。W1= F1L= FLcosW2 = 0W = W1 + W2W = FLcosF2F1 思考3：当拉力与水平方向的夹角为时，此时拉力F做的功应该是多少呢？若将位移L分解,结果如何?FLL1L290。L1=LcosL2=LsinW1=FL1=FLcosW2=0W=FLcosWF L cos力F对物体做的功力的大小位移的大小力与位移的方向的夹角2.力的方向与物体运动的方向成一夹角时，功的定义式为：力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小、力与位移夹角的余弦这三者的乘积。 功是一个标量。在国际单位制中单位是焦耳，简称焦，符号是J。 1J等于1N的力使物体在力的方向上发生1m的位移时所做的功。1J=1N1m=1NmWF Lcos辨认力的方向与位移方向的夹角450FL甲答案：450450FL乙答案：1350辨认力的方向与位移方向的夹角450FL丙答案：450450FL丁答案： 1350 方法：将力、位移矢量的箭尾移到同一个作用点上。两者做功效果相同吗？vFNGF阻F功是标量，没有方向正功说明此力为动力负功说明此力为阻力功的正负不是数量上的正与负，既不能说“正功和负功方向相反”也不能说“正功大于负功”，它们仅表示相反的做功效果。三、正功与负功COSW物理意义=/2/2/2COS= 0COS0COS0W = 0W 0W0表示力F对物体不做功表示力F对物体做正功表示力F对物体做负功 结合表格思考正功和负功的物理意义？ 结合表格思考不做功有哪几类情况？正功的意义是：力对物体做正功，表明此力的效果是促进物体的运动，是动力。 正负功的物理意义例1.一个质量为 150 kg 的雪橇，受到与水平方向成 37角斜向上方的拉力，大小为500 N，在水平地面上移动的距离为 5 m。地面对雪橇的阻力为 100 N， cos 37 0.8。求各力对雪橇做的总功。指什么？四.总功的求法W总=W1+W2+W3+1、功是标量故合力的功（即总功）就等于各分力做功的代数和：W总=F合 Lcos 2、力是矢量故可以先求合力，再求合力做的功：例2.如图，已知物体质量m，斜面质量M，斜面倾角，物体与斜面间的动摩擦因数，物体与斜面保持相对静止。现使斜面在水平面上向左匀速直线运动，位移为x，求在位移x中：1）重力对物体所做的功2）斜面对物体的支持力所做的功3）斜面对物体的摩擦力所做的功4）物体的合力做的功解：解：GfN对物体受力分析如图所示对物体受力分析如图所示1)1)重力与物体运动方向垂直重力与物体运动方向垂直2)2)支持力所做的功支持力所做的功解：解：3 3）GfN摩擦力做的功摩擦力做的功4 4）合力做的功）合力做的功人们在生产和生活中使用了大量的机械来做功，这与人力直接做功或畜力做功，在完成功的快慢上有何不同？下面是三台起重机在工作时的有关记录，请填写完整编号重物重力上升高度所用时间 做功A4000N16m4SB8000N12m4SC32000N2m1S64000J64000J96000J时间时间 相同做功不同做功相同时间时间 不同如何比较A、B、C做功的快慢？功率单位时间内做的功反映物体做功的快慢程度。2、单位：瓦特，简称瓦，符号是W，1W1J/s 技术上常用千瓦（kW）作为功率的单位，1kW1000W。 1、定义：力所做的功W跟完成这些功所用时间t的比值，叫做功率。 3、物理意义：反映力对物体做功的快慢。比值定义法还有哪些学过的物理量也是用比值法定义的？4、功率是标量五.功率短跑运动员能否用100m短跑的速度来完成5000m的赛跑路程呢？短跑运动员在100米赛跑中，时间不过是十几秒，此时运动员的输出功率是正常时的数十倍，已经超负荷了，运动在5000米的长跑运动中，运动员不可能长时间超负荷运动。这这种现现象说说明了什么问题问题 ？额定功率：额定功率：机器正常工作时的最大输出功率，也就是机器铭牌上的标称值。实际功率：实际功率：是指机器工作中实际输出的功率（机器不一定在额定功率下工作）。实际功率总小于或等于额定功率。六.额定功率与实际功率七、功率与力、速度之间的关系 当我们用恒力F推动书本，让书本在水平桌面上以速度v做匀速直线运动时，力F对书本做功的功率是多少？（1）当v为平均速度时，P为平均功率（2）当v为瞬时速度时，P为瞬时功率当力的方向与速度方向相同时当力的方向与速度方向有一定夹角时？vFv1v2FvF2F1PFvcosPFvcos分解速度分解力PFvcos（是F与V的夹角）汽车准备上坡时，司机往往会增大油门，减慢速度（降低挡位），这是为什么？思考：思考： （1）当机械发动机的功率一定时，牵引力与速度成反比，所以可以通过减小速度来增大牵引力；（2）当汽车速度一定时，可通过加大油门，提高发动机的输出功率，来增大牵引力。PFvcos八、平均功率、瞬时功率（v是平均速度）（v是瞬时速度）（比较常用）1、平均功率：描述在一段时间内做功的平均快慢2、瞬时功率：表示在某一时刻做功的快慢当 t 表示一段时间时当 t 表示极短一段时间时（比较常用）v汽车在行驶的过程中，发动机的最大功率等于额定功汽车在行驶的过程中，发动机的最大功率等于额定功率。率。P = F v汽车功率汽车功率汽车的牵引力汽车的牵引力汽车的瞬时速度汽车的瞬时速度汽车加速运动的情况有两种：1、以额定功率P额启动;2、在恒定的牵引力F作用下匀加速启动。九九. .机车启动问题机车启动问题类型1：机车以恒定功率 P 启动PF v发动机的实际功率发动机的牵引力机车的瞬时速度当F=F阻时，a0 ，v达到最大 保持 vm匀速vFvPamFF阻vmF阻P加速度逐渐减小的变加速直线运动匀速直线运动vm机车以恒定功率启动的v t 图 先做加速度逐渐减小的变加速直线运动,最终以速度 做匀速直线运动。vmF阻Pvt0练习、静止的列车在平直轨道上以恒定的功率起动，在开始的一小段时间内，列车的运动状态是（ ） A、列车做匀加速直线运动 B、列车的速度和加速度均不断增加 C、列车的速度增大，加速度减小 D、列车做匀速运动 1、没有达到最大速度时，有瞬时加速度。2、达到最大速度时，a=0 F牵=f 注意：发动机的功率是指牵引力的功率而不是指合外力或阻力的功率。汽车的两种运动状态例3.汽车发动机的额定功率为60KW，汽车的质量为5t，汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重的0.1倍，g=10m/s2。汽车保持额定功率不变从静止启动后:汽车所能达到的最大速度是多大？当汽车的速度为5m/s时加速度多大？当汽车的加速度为2m/s2时速度多大？12m/s12m/s4m/s4m/s1.4m/s1.4m/s2 2类型2：机车以恒定加速度 a 启动机机车车启启动动问问题题当F= F阻时,a0 ,v达到最大 保持 vm匀速FvP额amFF阻vvmF阻P额加速度逐渐减小的变加速直线运动匀速直线运动amFF阻FvPF v当P= P额时，保持P额继续加速匀加速直线运动 机车以恒定加速度启动的v t 图 先做匀加速直线运动，再做加速度逐渐减小的变加速直线运动，最终以速度 做匀速直线运动。vt0vmF阻P额vm例4.汽车发动机的额定功率为60KW，汽车的质量为5t，汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重的0.1倍，g=10m/s2。若汽车从静止开始，保持以0.5m/s2的加速度做匀加速直线运动，这一过程能维持多长时间？ 汽车所能达到的最大速度是多大？F=7500NF=7500Nv=8m/sv=8m/st=16st=16s12m/s12m/s 当汽车发动机的功率一定时，根据P=Fv知，牵引力与速度成反比，所以通过减小速度来增大牵引力，使汽车能顺利上坡。 1、汽车上坡时，司机一般要“换挡”减小车速，使汽车以较小的速度爬坡，为什么呢？请用今天所学的知识加以解释。 2、汽车上坡时，若不减小车速，司机应采取什么措施？为什么？ 加大油门，增大输出功率，来获得较大的牵引力。 联系实际 学以致用“THANKS”