新教材人教版高中物理必修第二册 8.1功与功率（第二课时） 教学课件

1、第八章 机械能守恒定律8.1 功与功率1.学会用多角度求变力做功，增强学生对功的知识的理解，培养学生的学习思维。2.学会用控制变量法分析汽车的两种启动方式，优化学生对公式的理解与应用。学习目标 功的计算公式WFlcos 只适用于恒力做功的情况，对于变力做功的计算是学习的难点，也是重点。我们有哪些方法可以解决变力做功的问题呢？或者说我们能不能把变力转化成恒力来处理呢？问题新课导入0201变力做功机车的两种启动方式新课讲解一、变力做功等效转化法01方法指导：变力做功直接求解时,比较复杂,但若通过转换研究的对象,有时可化为恒力做功,可以用W=Flcos求解。【典例1】如图，用恒力F通过跨过光滑定滑轮

2、的轻绳，将静止于水平面上的物体从位置A拉到位置B，物体和滑轮的大小均忽略，定滑轮距水平面高为h，物体在位置A、B时，细绳与水平面的夹角分别为和，求绳的拉力F对物体做的功h一、变力做功【典例1】如图，用恒力F通过跨过光滑定滑轮的轻绳，将静止于水平面上的物体从位置A拉到位置B，物体和滑轮的大小均忽略，定滑轮距水平面高为h，物体在位置A、B时，细绳与水平面的夹角分别为和，求绳的拉力F对物体做的功【分析】功是能量转化的量度，轻绳不存储能量，恒力F做功通过绳子将能量转移到物体上，故此恒力F做功应该等于绳子对物体做的功。h一、变力做功02平均值法2.平均值法:如果物体受到的力是随着位移均匀变化的，则可以利

3、用用公式 求变力做功，物体受到的平均力的大小 ，其中F1为物体初状态时受到的力，F2为物体末状态时受到的力1.分段法:力在全程是变力,但在每一个阶段是恒力,这样就可以先计算每个阶段做的功,再利用求和的方法计算整个过程中变力做的功。一、变力做功【典例2】如图所示，放在水平地面上的木块与一劲度系数k200 N/m的轻质弹簧相连，现用手水平拉弹簧，拉力的作用点移动x10.2 m，木块开始运动，继续拉弹簧，木块缓慢移动了x20.4 m，求上述过程中拉力所做的功02平均值法一、变力做功图像法03在F x图象中，图线与x轴所围的“面积”的代数和表示F做功“面积”有正负，在x轴上方的“面积”为正，在x轴下方

4、的“面积”为负如图甲、乙所示，这与运动学中由v t图象求位移的原理相同一、变力做功【例题3】一个物体所受的力F随位移l变化的图像如图所示,在这一过程中,力F对物体做的功为()A.3 JB.6 J C.7 J D.8 J图像法03【解析】力F对物体做的功等于l轴上方梯形“面积”所表示的正功与l轴下方三角形“面积”所表示的负功的代数和。W1= (3+4)2 J=7 J,W2=- (5-4)2 J=-1 J,所以力F对物体做的功为W=7 J-1 J=6 J,选项B正确。一、变力做功微元法04当力的大小不变,力的方向时刻与速度同向(或反向)时,把物体的运动过程分为很多小段,这样每一小段可以看成直线,先

5、求力在每一小段上做的功,再求和即可。例如,滑动摩擦力、空气阻力总与物体相对运动的方向相反,可把运动过程细分,其中每一小段都是恒力做功,整个运动过程中所做的总功是各个阶段所做功的和,即力与路程的乘积。一、变力做功微元法04【典例4】如图所示，质量为m的质点在力F的作用下，沿水平面上半径为R的光滑圆槽运动一周若F的大小不变，方向始终与圆槽相切(与速度的方向相同)，求力F对质点做的功【解析】质点在运动的过程中，F的方向始终与速度的方向相同，若将圆周分成许多极短的小圆弧l1、l2、l3、ln，则每段小圆弧都可以看成一段极短的直线，所以质点运动一周，力F对质点做的功等于它在每一小段上做功的代数和，即WW

6、1W2WnF(l1l2ln)2RF.【答案】2RF二、机车的两种启动方式机车在行驶的过程中，发动机的最大功率等于额定功率。P=F vv瞬时速度功率牵引力二、机车的两种启动方式1.以恒定功率P额启动;机车的启动方式有两种：2.在恒定的牵引力F作用下匀加速启动。vt0二、机车的两种启动方式01以恒定功率P额启动当F=F阻时，a0 ，v达到最大 保持 vm匀速vFvPamFF阻vmF阻PF阻F牵F阻F牵vmvt 图象加速阶段的图象匀速阶段的图象a减小的变加速运动匀速运动v0=0，P恒=P额vm01以恒定功率P额启动二、机车的两种启动方式1.F为变力时，发动机做的功只能用 W=Pt 计算，不能用W =

7、Fl 计算。 2.达到最大速度的本质条件是：a=0vmvt0说明：3.达到最大速度时，有 P额=F阻vm 01以恒定功率P额启动二、机车的两种启动方式当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FvP F v当P= P额时，保持P额继续加速匀加速直线运动02以恒定加速度启动二、机车的两种启动方式v0=0，F恒F阻F牵F牵=F阻，vm=P/F阻F阻F牵vmv，P=P额vt图象匀加速阶段的图象匀速阶段的图象匀加速运动匀速运动a减小的变加速直线运动变加速阶段的图象vt0vm02以恒定加速度启动二、机车的两种启

8、动方式机车做匀加速运动只能维持一段时间,当功率增大到额定功率时,匀加速运动结束，匀加速时间为：02以恒定加速度启动t1=P额(ma+f阻)at1v1vt0vm说明：2.匀加速结束的条件是：P实=Pmax=P额3.当匀加速结束时速度为v1，P额=Fv1=f阻Vm (其中F=ma+f阻)1.达到最大速度的本质条件:a=0二、机车的两种启动方式【典例1】拖拉机耕地时一般比在道路上行驶时速度慢，这样做的主要目的是()A节省燃料 B提高柴油机的功率C提高传动机械的效率 D增大拖拉机的牵引力D二、机车的两种启动方式【典例2】（多选）按额定功率行驶的汽车，所受地面的阻力保持不变，则（ ）A汽车加速行驶时，牵

9、引力不变，速度增大B汽车可以做匀加速运动C汽车加速行驶时，加速度逐渐减小，速度逐渐增大D汽车达到最大速度时，所受合力为零CD1.人在A点拉着绳通过一个光滑定滑轮以加速度a匀加速吊起质量为m的物体，如图所示，保持人手与滑轮间的距离不变，大小为h,开始时绳与水平方向成 600 角，当人拉着绳由A点沿水平方向运动到B点时，绳与水平方向成300 角，求人对绳的拉力做了多少功？（不计摩擦）h当堂小练2.用铁锤把小铁钉钉入木板，设木板对铁钉的阻力与铁钉进入木板的深度成正比已知铁锤第一次使铁钉进入木板的深度为d，接着敲第二锤，如果铁锤第二次敲铁钉时对铁钉做的功与第一次相同，那么，第二次使铁钉进入木板的深度为

10、()3.用质量为5 kg的均匀铁索，从10 m深的井中吊起一质量为20 kg的物体，此过程中人的拉力随物体上升的高度变化如图所示，在这个过程中人至少要做多少功？(g取10 m/s2)4.在水平面上，有一弯曲的槽道AB，槽道由半径分别为 和R的两个半圆构成。如图所示，现用大小恒为F的拉力将一光滑小球从A点沿槽道拉至B点，若拉力F的方向时刻均与小球运动方向一致，则此过程中拉力所做的功为()A0 BFR C. D2FR5.(多选)火车从车站开出做匀加速运动，若阻力与速度成正比，则()A火车发动机的功率一定越来越大，牵引力越来越大B火车发动机的功率恒定不变，牵引力越来越小C当火车达到某一速率时，若要保持此速率做匀速运动，则发动机的功率这时应减小D当火车达到某一速率时，若要保持此速率做匀速运动，则发动机的功率一定跟此时速率的二次方成正比ACD6.列车在恒定功率机车的牵引下，从车站出发行驶5分钟，速度达到20m/s，那么在这段时间内，列车行驶的路程（ ） A.一定小于3km B.一定等于3km C.一定大于3km D.不能确定20m/s5m