【课件】功与功率+课件-高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

第1节功与功率第八章

机械能守恒定律高中物理人教版（2019）必修第二册新课引入生活中的功一、功和能货物在起重机拉力的作用下重力势能增加了列车在机车的牵引力作用下动能增加了握力器在手的压力下弹性势能增加了一、功和能纹丝不动!只有力，没有位移，故力不做功说明要有位移力与位移方向相同，力做功力的方向上有位移一、功和能力与位移方向垂直不做功在力方向上必须有位移有力有位移,拉力做功一、功在初中我们已经学过功的初步知识，如果力的方向与物体的运动方向一致，该怎样计算功呢？sFW=FS力F对物体所做的功等于力的大小与物体移动距离的乘积。如图甲所示物体m在水平力F的作用下水平向前行驶的位移为s，求力F对物体所做的功。一个物体受到力的作用，如果物体在力的方向上发生一段位移，就说这个力对物体做了功。FFl（1）作用在物体上的力（2）物体在力的方向上发生的位移2、做功的两个不可缺少的因素（缺一不可）1、功的概念：一、功一、功(1)如果力的方向与物体的运动方向一致，应如何计算这个力的功？W=FllF支F支l(2)如果力的方向与物体的运动方向垂直，应如何计算这个力的功？F支不做功即W=0如何求功？一、功如果力的方向与物体的运动方向成某一角度α，应如何计算这个力的功？FFlαα一、功lFFαFαFα

F2F1当力F和位移l

成α时：WF1=F1·lWF2=F2·03.功的计算公式：方法一一、功Fll1l2αl1=lcosαl2=lsinαW1=Fl

1=FlcosαW2=0在力方向发生的位移W=Flcosα当力F和位移l

成α时：方法二3.功的计算公式：一、功W=Flcosα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。4.国际单位:

焦耳（简称：焦

——符号：J）１Ｊ＝１Ｎ×１m=1N·m3.功的计算公式：一、功①功是过程量，对应一段时间或位移是力对空间的积累效果；故计算功时一定要指明是哪个力在哪个过程对物体做的功。5.说明②公式W=Flcosα只适用于计算恒力的功，l是物体的位移，不是路程。ＦmMl一、功（1）00≤α＜900，cosα＞0，W取正值，做正功；（2）α=900，cosα=0，W等于0，不做功；（3）900

＜α≤1800，cosα＜0，W取负值，做负功。某力对物体做负功,往往说成“物体克服某力做功”（取绝对值）（4）功的正负既不表示方向，也不表示大小，只表示动力做功还是阻力做功，功是一个有正负的标量。6.正功与负功二、功率1.一台起重机甲在1min内把1吨的货物匀速提到预定的高度。另一台起重机乙在

30s

内把1吨的货物匀速提到相同的高度。FM1minFM30s哪一个做功快呢？做功相同，时间越短，做功越快二、功率2.一台起重机甲在30s

内把1吨的货物匀速提高了10m。另一台起重机乙在

30s

内把1吨的货物匀速提高了5m。FM10mFM5m哪一个做功快呢？时间相同，做的功越多，做功越快方法：物理上采用的是利用单位时间内做功的多少来度量做功的快慢二、功率1.定义：功跟完成这些功所用时间的比值，叫做功率。3.国际单位：瓦特，简称瓦，符号是W1W＝1J/s=1N•m/S.

常用单位：千瓦（kW），1kW＝1000W=103W；1马力=735瓦4.物理意义：描述物体做功快慢的物理量。

（P越大——做功越快）5.功率是标量。表示做功过程中能量转化的快慢。2.定义式：(单位时间做功的多少)比值定义法二、功率长时间运动时人的功率为数10W，优秀运动员可达1kW长时间运动马的功率为数百瓦鲸游动时功率可达350kW小汽车的功率为数十千瓦至两百千瓦高速列车的功率可达数万kW万吨豪华游轮的功率可达1万kW以上二、功率W＝FlcosαP＝tWP＝FvcosαP＝tFlcosαvFαv1v2FαvF2F1P＝vFcosαP＝Fvcosαv＝tl6.功率的另一种表达式二、功率7.平均功率与瞬时功率平均功率：描述在一段时间内做功的平均快慢瞬时功率：表示在某一时刻做功的快慢当t很短很短时，此式表示瞬时功率当t表示一段时间时，此式表示平均功率即使是同一个力做功，做功的功率也可能是变化的，在一段时间内力对物体做功的功率，实际上是这段时间内力对物体做功的平均功率。二、功率8.额定功率和实际功率（1）额定功率：是指机器正常工作（即额定转速下）时的最大输出功率，也就是机器铭牌上的标称值。（额定功率是动力机器重要的性能指标,一个动力机器的额定功率是一定的）（2）实际功率：是指机器在工作中实际输出的功率。（3）机器不一定在额定功率下工作，机器正常工作时实际功率总是小于或等于额定功率，机器只能在短暂时间内实际功率略大于额定功率，但不允许长时间超过额定功率。三、功的求法1.总功的求法我们学习了一个力对物体所做的功的求解方法，而物体所受的力往往不止一个，那么如何求解这几个力对物体所做的功呢？几个力对物体所做的总功，等于各个力分别对物体做功的代数和。几个力对物体所做的总功，等于这几个力的合力对这个物体所做的功。W总

=F合

lcosαW总

=W1+W2+W3+······三、功的求法2、平均力法当力的方向不变，大小随位移按线性规律变化时，即F是位移l的线性函数，则平均力，由

求功。三、功的求法3、Fcosα—l图像法（一般简称“图像法”或“F—l图像法”）OFlOFlOFl适用条件：一般适用于方向不变，大小相对位移成线性变化的变力。（大小非线性变化也可以表示，只是中学阶段可能不能求出具体数值）

Fcosα

—

l图线与l轴所围的面积等于力F做功的数值。面积取正值，代表力做正功；面积为负值，代表力做负功.OlFfFOlF三、功的求法3、微元法（无限分割法）

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,先求力在每一小段上的功，再求和即可。过程无限分小后，可认为每小段是恒力做功。（1）适用对象：力的大小不变，方向变化且始终与运动方向相同或相反。（2）在曲线运动或往复运动中，滑动摩擦力、空气阻力等变力的功是力对路程的积累。三、功的求法5、变力转换恒力法（简称为“转换法”或“等效法”）（1）分段转换法：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的功，再利用求和的方法计算整个过程中变力做的功．（2）等效替换法：若某一变力的功和某

一恒力的功相等,则可以用求得的恒力的功来作为变力的功．三、功的求法

由动能定理Ｗ＝ΔＥＫ可知，将变力的功转换为物体动能的变化量，可将问题轻易解决。7、用动能定理进行求解：8、用功能关系进行求解6、7、8种方法学了后面知识，再讲解。6、功率法：

若变力做功的功率恒定和做功时间是已知的，则可以用W=Pt来求变力的功四、机车启动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。四、机车启动vt01.以恒定功率P额启动当F=F阻时，a＝0

，v达到最大保持vm匀速vF＝vPa＝mF－F阻↑→↓↑→→↓↓vm＝F阻PF阻F牵vmv—t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vm四、机车启动1.F为变力时，发动机做的功只能用

W=Pt

计算，不能用W=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

1.以恒定功率P额启动四、机车启动2.以恒定加速度启动当F=F阻时，a＝0

，v达到最大

保持vm匀速F＝vP额a＝mF－F阻↑→↓

v↑↓→→↓vm＝F阻P额加速度逐渐减小的变加速直线运动匀速直线运动a＝mF－F阻→→→→F→v↑P＝Fv↑↑→当P=P额时，保持P额继续加速匀加速直线运动四、机车启动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：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=02.以恒定加速度启动课堂小结1.做功的条件物体在力的方向上移动的位移2.功的计算：W=Flcosα3.功是标量，但有正负。正负只表示做功的力的效果,功的正负不表示方向，也不表示大小。4.总功等于各个力对物体所做功的代数和。2.定义式：1.物理意义：表示做功快慢的物理量3.计算式：P=Fvcosα一般用于求平均功率4.单位：国际单位——瓦特（W）一般用于求瞬时功率功率功功和功率典例探究例1：质量为m=3kg的物体放在水平面上，在与水平方向成370角的拉力F=20N作用下匀加速运动，通过位移S=2m的过程中，物体所受摩擦力大小为6N。（cos370=0.8）求：WG=0JWN=0JWf=-fS=-12JW总=WG+WN+Wf+WF=20J（1）重力对物体做的功（2）支持力对物体做的功（3）摩擦力对物体做的功（4）拉力对物体做的功（5）合力对物体做的总功W总=F合S=20J方法一方法二WF=FScos370=32JW总=20JFNGfα典例探究例2、如图所示，轻弹簧一端与竖直墙壁连接，另一端与一质量为m的木块连接，放在光滑的水平面上，弹簧的劲度系数为k，弹簧处于自然状态，用水平力缓慢拉物体，使物体前进距离S，求这一过程中拉力对物体做了多少功？分析：缓慢拉动木块，可以认为木块处

于平衡状态,故拉力等于弹力的大小F＝ks′，是变力．典例探究分析：缓慢拉动木块，可以认为木块处

于平衡状态,故拉力等于弹力的大小F＝ks′，是变力．例2、如图所示，轻弹簧一端与竖直墙壁连接，另一端与一质量为m的木块连接，放在光滑的水平面上，弹簧的劲度系数为k，弹簧处于自然状态，用水平力缓慢拉物体，使物体前进距离S，求这一过程中拉力对物体做了多少功？典例探究例3.物体A、B质量相同，A放在光滑的水平面上，B放在粗糙的水平面上，在相同的力F作用下，由静止开始都通过了相同的位移s，()