高中物理课件:功和功率.ppt
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- 高中物理 课件 功率
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1、功和功率功和功率功和功率功和功率一、功一、功 1.1.功的公式功的公式 2.2.重力的功重力的功 3.3.摩擦力的功摩擦力的功 4 4.弹力的功弹力的功 P73/例例1 例例2 例例3 3 5.5.合力的功合力的功 例例4 4 P70/例例3 6.6.变力做功变力做功 例例5 5 89年高考年高考 例例6 例例7 例例8二二、功率功率 P71/例例1 例例9 98上海高考上海高考 例例13 三三、汽车运行问题、汽车运行问题 例例10 例例11 例例12一一.功功1.功的公式:功的公式:W=Fscos 0 90 力力F对物体做正功对物体做正功,=90 力力F对物体不做功对物体不做功,90 180
2、力力F对物体做负功。对物体做负功。特别注意:特别注意:公式公式只只适用于适用于恒力恒力做功做功 F和和S是对应同一个物体的;是对应同一个物体的;某力做的功仅由某力做的功仅由F、S和和 决定决定,与其它力是否与其它力是否 存在以及物体的存在以及物体的 运动情况都无关。运动情况都无关。2.重力的功:重力的功:WG=mgh 只只 跟物体的重力及物体跟物体的重力及物体 移动的始终位置的高度差有关,跟移动的路径无关。移动的始终位置的高度差有关,跟移动的路径无关。3.摩擦力的功(包括静摩擦力和滑动摩擦力)摩擦力的功(包括静摩擦力和滑动摩擦力)摩擦力可以做负功摩擦力可以做负功摩擦力可以做正功摩擦力可以做正功
3、摩擦力可以不做功摩擦力可以不做功 一对静摩擦力的总功一定等于一对静摩擦力的总功一定等于0一对滑动摩擦力的总功等于一对滑动摩擦力的总功等于 -fS4.弹力的功弹力的功(1)弹力对物体可以做正功可以不做功,)弹力对物体可以做正功可以不做功,也可以做负功。也可以做负功。(2)弹簧的弹力的功)弹簧的弹力的功W=1/2 kx12 1/2 kx22(x1、x2为弹簧的形变量)为弹簧的形变量)5.合力的功合力的功有两种方法:有两种方法:(1)先求出合力,然后求总功,表达式为)先求出合力,然后求总功,表达式为 WFS cos(为合力与位移方向的夹角)为合力与位移方向的夹角)(2)合力的功等于各分力所做功的代数
4、和,即)合力的功等于各分力所做功的代数和,即 WW1+W2+W3+6.变力做功变力做功(1)一般用一般用动能定理动能定理 W合合=EK求之求之;(2)也可用(微元法)也可用(微元法)无限分小法无限分小法来求来求,过程无过程无限分小后,限分小后,可认为每小段是恒力做功。可认为每小段是恒力做功。(3)还可用还可用F-S图线下的图线下的“面积面积”计算计算.二二.功率功率描述做功快慢的物理量描述做功快慢的物理量1.定义式:定义式:,所求出的功率是时间所求出的功率是时间t内的内的平均功率。平均功率。tWP 2.计算式:计算式:,其中,其中是力与速度是力与速度间的夹角。用该公式时,要求间的夹角。用该公式
5、时,要求F为为恒力恒力。cosFvP (1)当)当v为即时速度时,对应的为即时速度时,对应的P为即时功率;为即时功率;(2)当)当v为平均速度时,对应的为平均速度时,对应的P为平均功率。为平均功率。(3)重力的功率可表示为重力的功率可表示为 ,仅由重,仅由重力及物体的竖直分运动的速度大小决定。力及物体的竖直分运动的速度大小决定。mgvPG(4)若力和速度在一条直线上,上式可简化为若力和速度在一条直线上,上式可简化为 Pt=Fvt例例:自由落体运动的物体下落:自由落体运动的物体下落t 秒时的即时功率为秒时的即时功率为P=mgvt=mggt=mg2t,t 秒内的平均功率为:秒内的平均功率为:tmg
6、gt)/mg(vmgP22120 tmgtgtmgtmghtWP222121 或或(5)由公式由公式P=Fvt可知,当功率一定时,即时速度可知,当功率一定时,即时速度越大,则作用力越小;反之,作用力越大,速度越越大,则作用力越小;反之,作用力越大,速度越小。汽车上坡时要慢速行驶就是这个原因。小。汽车上坡时要慢速行驶就是这个原因。P73/例例1.如图示,板长为如图示,板长为L,板的,板的B端放有质量端放有质量为为m的小物体,物体与板的动摩擦因素为的小物体,物体与板的动摩擦因素为,开始时板水平,若缓慢转过一个小角度开始时板水平,若缓慢转过一个小角度的过的过程中,物体与板保持相对静止,则这个过程中程
7、中,物体与板保持相对静止,则这个过程中()A.摩擦力对摩擦力对P做功为做功为 mgLcos(1-cos)B.摩擦力对摩擦力对P做功为做功为mgLsin(1-cos)C.弹力对弹力对P做功为做功为mgLcossinD.板对板对P做功为做功为mgLsinPBAPLDmgfN 例例2、如图所示,在光滑水平面上放一木板,木板如图所示,在光滑水平面上放一木板,木板的左端放一物体,对物体施加一水平恒力的左端放一物体,对物体施加一水平恒力F F,将物体,将物体由静止开始从木板右端拉出,如果第一次木板被固定由静止开始从木板右端拉出,如果第一次木板被固定在地面上,第二次木板未被固定,则这两种情况下在地面上,第二
8、次木板未被固定,则这两种情况下()(A)(A)摩擦力大小相同摩擦力大小相同 (B)F(B)F做的功相同做的功相同(C)(C)摩擦产生热相同摩擦产生热相同 (D)(D)物体获得的动能相同物体获得的动能相同 AFBAFBf1f2f1f2SS2S1A C例例3.如图所示如图所示,相同物体分别自斜面相同物体分别自斜面AC和和BC顶端由顶端由静止开始下滑静止开始下滑,物体与两斜面的动摩擦因数相同物体与两斜面的动摩擦因数相同,物体物体滑至斜面底部滑至斜面底部C点时的动能分别为点时的动能分别为EA和和EB,下滑过程中下滑过程中克服摩擦力所做的功分别为克服摩擦力所做的功分别为WA和和WB,则,则()A.EAE
9、B,WA=WB B.EA=EB,WAWBC.EAEB,WAWB D.EAEB,WAWBABC解:解:设底边长为设底边长为b,斜面倾角为,斜面倾角为,克服摩擦力所做的功,克服摩擦力所做的功W=-mgcos S=-mg b WA=WB 由动能定理:由动能定理:W合合=EK-0=mgh-mgb EAEB A ABF2F1例例4.如图所示,物体受到二如图所示,物体受到二 个水平恒力个水平恒力F1 和和 F2相作相作用,用,F1和和F2互垂直,物体沿光滑水平面从互垂直,物体沿光滑水平面从A点运动到点运动到B点的过程中,位移为点的过程中,位移为S,AB连线与连线与F1间的夹角为间的夹角为,则下面关于外力做
10、的功的表达式一定正确的是:则下面关于外力做的功的表达式一定正确的是:()(A)(B)(F1+F2)S (C)F1Scos +F2Ssin (D)F1Ssin +F2Scos sFF2221 为合外力与位移的夹角为合外力与位移的夹角注意:注意:合外力是矢量,本题的合外力合外力是矢量,本题的合外力 与位移的夹与位移的夹角角 难以确定,并不等于难以确定,并不等于(若(若vA=0=0时才等于时才等于 )FcosSFW用总功等于各力做功的代数和求之用总功等于各力做功的代数和求之CP70/例例3、质量为、质量为m的物块放在光滑的水平面上的物块放在光滑的水平面上,绳的一绳的一端固定,在绳的另一端经动滑轮用与
11、水平方向成端固定,在绳的另一端经动滑轮用与水平方向成角、角、大小为大小为F的力拉物块,如图示,将物块由的力拉物块,如图示,将物块由A点拉至点拉至B点,点,前进前进S,求外力对物体所做的总功有多大?,求外力对物体所做的总功有多大?FABs解一解一:注意:注意W=FS cos中的中的S应是力的应是力的作用点作用点的位移的位移,当物体向右移动当物体向右移动s 时,力时,力F的的作用点作用点既有水平位移既有水平位移S,又有沿绳向的位移又有沿绳向的位移S,合位移为,合位移为S合合,FAssS合合S合合=2S cos/2 W=F S合合cos/2=FS(1+cos)解二解二:外力对物体所做的总功等效于水平
12、绳和斜绳上:外力对物体所做的总功等效于水平绳和斜绳上的两个力做功的代数和的两个力做功的代数和FFW=FS+FS cos=FS(1+cos)例例5、一辆马车在力、一辆马车在力F=100N的作用下绕半径为的作用下绕半径为50m的的圆形轨道做匀速圆周运动,当车运动一周回到原位圆形轨道做匀速圆周运动,当车运动一周回到原位置时,车子克服阻力所做的功为多少?置时,车子克服阻力所做的功为多少?解:解:阻力的方向时刻在变,是变力做功的问题,阻力的方向时刻在变,是变力做功的问题,不能直接由功的公式计算。不能直接由功的公式计算。采用微元法解之,将圆分成很多很多小段,在这些小采用微元法解之,将圆分成很多很多小段,在
13、这些小段中,力可以看作恒力,于是段中,力可以看作恒力,于是Wf=fs1 fs2 fs3 fs4 fs5 =fs=Fs=1002R=3.14 104 JW克克=Wf=3.14 104 J练习练习.挂在竖直墙上的画长挂在竖直墙上的画长1.8m,画面质量为,画面质量为100g,下面画轴质量为下面画轴质量为200g,今将它沿墙缓慢卷起,需做,今将它沿墙缓慢卷起,需做 J的功的功.(g取取10m/s2)解解:W=mg 1/2 h+Mgh=0.9+3.6=4.5 J 4.5 一质量为一质量为m的小球,用长为的小球,用长为L的轻绳悬挂在的轻绳悬挂在O点,小球在水平拉力点,小球在水平拉力F的作用下,从平衡位置
14、的作用下,从平衡位置P点很点很缓慢地移动到缓慢地移动到Q点,如图示,则拉力做的功为:点,如图示,则拉力做的功为:()89年高考年高考、PQO A.mgLcos B.mgL(1-cos)C.FLsin D.FL解:解:注意注意F是变力,是变力,F做的功不能用公式做的功不能用公式W=FScos计算,只能用动能定理计算。计算,只能用动能定理计算。画出小球的受力图如图示:画出小球的受力图如图示:FmgT由动能定理由动能定理 WG+WF=0 WF=-WG=mgL(1-cos)B例例6、如图所示,在高为、如图所示,在高为h的光滑水平台面上静止放的光滑水平台面上静止放置一质量为置一质量为m的物体,地面上的人
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