【公开课】功与功率+课件高一下人教版（2019）必修第二册

1功与功率第八章机械能守恒定律导入新课马拉雪橇时拉力和雪橇运动方向有一个角度。这时应当怎样计算拉力做的功呢？交流讨论

观察小孩拉木箱，想一想，讨论下面的问题1、当力

F

的方向与运动方向成某一角度时，拉力做功如何计算？2、力是矢量，位移是矢量，怎样分解使它们共线？一、功提示：把力沿位移方向和垂直于位移的方向做正交分解，其中与位移共线的分力对做功有贡献。或者把位移沿垂直于力的方向和平行于力的方向分解。梳理深化1.分解方式一、功方案一：方案二：梳理深化2.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。3.功是标量。在国际单位制中，功的单位是焦耳（joule），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，所以1J＝1N×1m＝1N·m。一、功巩固提升例1.如图所示，一个质量m＝15kg的箱子，受到与水平方向成θ＝53°角斜向上方的拉力F＝50N，在水平地面上移动的距离l＝5m。则拉力对箱子做了多少功？（cos53°≈0.6）一、功【解析】拉力做的功为：【答案】力做的功仍为W=Flcosa=150J，所以功不具有方向性。所以，功是标量。练习1.例题中，若把力的方向改为与水平方向夹角α斜向下，如图，力F的功是多少？通过以上问题，你以为功有方向吗？一、功交流讨论

观看图片，学生思考讨论下列问题问题1：小孩向前拉车和向后拉车时，拉力做功怎样表示？问题2：车所受的重力和地面的支持力做功多少？问题3：功的正负表示什么含义？二、正功和负功力做正功表示是动力做功，能量输入；力做负功表示是阻力做功，能量输出。梳理深化1、总功：当一个物体在几个力的共同作用下发生一段位移时，这几个力对物体所做的总功，是各个力分别对物体所做功的代数和。它也就是这几个力的合力对物体所做的功。二、正功和负功2、总功的两种求法：法一：先求物体受到的合力大小，再利用功的定义求合力做的总功；法二：先求各分力做的功，再求各分力做功的代数和。3、力对物体是否做功及正负功的判断。（1）当α＝90°时，cosα＝0，

W

＝0。这表示力

F

的方向与位移的方向垂直时，力

F

不做功。（2）当0≤α<90°时，cos

α

>0，

W>0。这表示力

F对物体做正功。（3）90°<α≤π时，cosα<0，

W<0。这表示力

F对物体做负功。二、正功和负功巩固提升例2.如图，质量为150kg的雪橇，受到与水平方向成37°角斜向上方的拉力，大小为500N，在水平地面上移动的距离为

5m。地面对雪橇的阻力为100N，cos37°＝0.8。求各力对雪橇做的总功。二、正功和负功二、正功和负功【解析】法一：物体受力分析如图，在竖直方向处于静止状态，受到的合力水平方向受到的合力

所以物体受到的合力

，则合力对物体做的总功为二、正功和负功【解析】法二：拉力在水平方向的分力为

，它所做的功为

W1=Fcos37°=500×5×0.8J=2000J阻力与运动方向相反，两者夹角为180°，它所做的功为因为支持力、重力的方向与位移的方向垂直，则支持力、重力做功均为零，各力对物体所做的总功为各力对雪橇所做的总功是1500J二、正功和负功练习2.如图所示，人站在斜坡式自动扶梯上匀速向上运动，人受到重力、梯面的支持力和梯面的摩擦力作用。下列说法中正确的是(

)A.重力不做功B.梯面的摩擦力做正功C.梯面的支持力做负功D.梯面的支持力和梯面的摩擦力均做正功B练习3.如图所示，重为G的物体静止在倾角为α的粗糙斜面体上，现使斜面体向右做匀速直线运动，通过的位移为x，物体相对斜面体一直保持静止，则在这个过程中(

)二、正功和负功A．弹力对物体做功为GxcosαB．静摩擦力对物体做功为GxsinαC．重力对物体做功为GxD．合力对物体做功为0D交流讨论比较图片，学生思考讨论：三、功率1.如何比较做功的快慢呢？2.速度、力、位移、时间都与功率相联系，这种联系在技术上具有重要意义。如何将这几个物理量关联在一起呢？交流讨论汽车上坡时，需要的牵引力比平地上大，由

知，在功率一定时，速度越小，牵引力越大三、功率3.为什么汽车上坡时速度要比在平地上行驶的速度小得多呢？1、功率的定义：从开始计时到时刻

t这段时间内，力做的功为

W，则功W

与完成这些功所用时间t之比叫作功率（power）2、公式：3、物理意义：功率表示做功的快慢4、单位：在国际单位制中，功率的单位是瓦特（watt），简称瓦，符号是

W。1W＝1J/s。1kW＝1000W。梳理深化三、功率5、注意：（1）如果物体沿位移方向受的力是F，从计时开始到时刻t

这段时间内，发生的位移是l，则力在这段时间所做的功是W＝Flcosa，则有（2）由于位移l

是从开始计时到时刻t

这段时间内发生的，所以

是物体在这段时间内的平均速度，即，则

三、功率

6、机车启动模型：汽车启动时，发动机的功率是可以改变的。因此，汽车启动通常有：恒定功率启动和恒定加速度（功率变化）的启动两种模式。假设汽车运动时受到的阻力恒定，尽管这样的假设和实际问题有些出入，但不妨碍我们从力和运动的关系（满足牛顿第二定律F合=ma）以及功率和牵引力、速度关系（P＝Fv）来探讨理想化模型，以提高我们的综合分析能力。

三、功率

三、功率

三、功率巩固提升例3.

发动机的额定功率是汽车长时间行驶时所能输出的最大功率。某型号汽车发动机的额定功率为60kW，在水平路面上行驶时受到的阻力是1800N，求发动机在额定功率下汽车匀速行驶的速度。假定汽车行驶速度为54km/h时受到的阻力不变，此时发动机输出的实际功率是多少？【解析】汽车在水平路面上匀速行驶时，受到的牵引力F=F阻

=1800N，由于

P=Fv，所以额定功率下的速度三、功率【解析】当汽车以速度v=

54km/h=15m/s行驶时，有P=Fv=

1800×15W=27kW汽车以额定功率匀速行驶时的速度为120km/h。汽车以54km/h的速度行驶时，发动机输出的实际功率为27kW。三、功率巩固提升例3.

发动机的额定功率是汽车长时间行驶时所能输出的最大功率。某型号汽车发动机的额定功率为60kW，在水平路面上行驶时受到的阻力是1800N，求发动机在额定功率下汽车匀速行驶的速度。假定汽车行驶速度为54km/h时受到的阻力不变，此时发动机输出的实际功率是多少？练习3、假设摩托艇受到的阻力的大小正比于它的速率。如果摩托艇发动机的输出功率变为原来的2倍，则摩托艇的最大速率变为原来的几倍？答：设摩