8.1功与功率 课件高一下学期物理人教版必修第二册

第八章机械能守恒定律8.1功与功率知识回顾做功的两个条件：

功的定义：如果一个物体受到力的作用，并且在这个力的方向上通过一段位移，我们就说这个力对物体做了功。（1）作用在物体上的力（2）物体在力的方向上通过的位移缺一不可思考:有无做功？

纹丝不动!!匀速真辛苦F(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=Fll

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？如何求功？想一想

l（3）当力F的方向与运动方向成某一角度时，应如何计算这个力的功？FF1F2α方法一：分解力Fl2Fααll1方法二：分解位移1、功的定义：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。2、功的公式：W＝Flcosα。3、功是标量。没有方向，但有正负。4、在国际单位制中，功的单位是焦耳，符号是J。1J＝1N·m5、对功的理解(1)公式W＝Flcosα适用于恒力做功。(2)功是过程量，功描述的是力在物体沿力的方向发生位移的过程中的积累效应。一、功如何辨认力与位移方向的夹角呢？450FL甲答案：450450FL丙答案：450450FL乙答案：

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方法：将力、位移矢量的箭尾移到同一个作用点上。α角cosαW物理意义α=π/20≤α＜π/2π/2＜α≤πcosα=0cosα＞0cosα＜0W=0W＞0W＜0表示力F对物体不做功表示力F对物体做正功（动力）表示力F对物体做负功（阻力）W=Flcosα二、正功和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），两种说法的意义是等同的。在比较功的多少时，只比较功的绝对值，不看功的正、负号。例如－8J的功要比7J的功多。例1：一个质量m＝150kg的物体，受到与水平方向成

=37°角的斜向上方的拉力F=500N，在水平地面上移动的距离为L=5m，地面对物体的阻力Ff＝100N，（sin37°＝0.6,cos37°＝0.8）求:（1）各个力对物体所做的功分别是多少？各个力对物体所做功的代数和是多少？（2）合力对物体所做的功LF

Ff解：(1)拉力对物体所做的功：W1＝FLcos37°=2000J

阻力对物体所做的功：W2＝FfLcos180°=－500J

重力对物体所做的功：W3＝0

支持力对物体所做的功：W4＝0.

故各个力对物体所做的总功：W总＝W1＋W2＋W3＋W4＝1500J

(2)物体受到的合力：F合＝Fcos37°－Ff＝300N

合力做的功：W合＝F合L＝1500J求总功的两种方法：(1)分别求出每个力所做的功，然后求出所有功的代数和。求解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可以用以下两种方法来求解。(2)先求出物体所受的合力，然后再求出合力的功。要求各个力都是恒力，且作用时间相同。W总=F合Lcosα思考：在建筑工地上分别采用以下三种方式，把1吨的货物从地面运到三楼，方式一：搬运工分批搬运，需时间3h方式二：用一台起重机提升，需时1min方式三：用另一台起重机提升，需时30s请思考：1、用不同的方式，对货物所做的功是否相同?2、所用时间不同，三种方式中做功的快慢是否相同?3、不同的机器对物体做功有快有慢，怎么比较它们做功的快慢？三、功率1、物理意义：功率是表示力做功快慢的物理量。2、定义：功W跟完成这些功所用时间t的比值。3、公式：4、单位：瓦特，简称瓦，用W表示。5、功率是标量6、

求得是力在一段时间内做功的平均快慢程度，即平均功率。7、功率的另一种表述：v可以是瞬时速度,也可以是平均速度大小α是F与v方向的夹角，当ɑ=00时，P=Fv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8、平均功率和瞬时功率求平均功率：求瞬时功率：（v是平均速度）（v是瞬时速度）思考：当汽车上坡时，若功率恒定，应该怎样增大它的牵引力呢？使用低速档当F与v同方向（即α＝0）时，P＝FvP不变时，F和v成反比F不变时，P和v成正比v不变时，P和F成正比

加大油门，增大输出功率，来获得较大的牵引力。若功率不恒定呢？9、额定功率和实际功率

实际功率应小于或等于额定功率,不能长时间大于额定功率,否则会损坏机器,应尽量避免额定功率:机械或用电器正常工作状态下所能输出的最大功率。实际功率:机器工作时实际输出的功率额定功率也就是机器铭牌上的标称值。例2：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，此时发动机输山的实际功率是多少?分析：实际功率不一定总等于额定功率，大多数情况下输出的实际功率都比额定功率小，但在需要时，短时间也可以输出更大的功率。题目中说“受到的阻力不变”，表明本题对于较低速度行驶时发动机的输出功率只要求估算。

当汽车以速度v实=54km/h=15m/s行驶时，有P实=Fv实=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。四、汽车的功率v汽车在行驶的过程中，发动机的最大功率等于额定功率。P=Fv汽车功率汽车的牵引力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。当a＝0

时，F=F阻，v达到最大

保持vm匀速vF＝vPa＝mF－F阻↑→↓↑→→↓↓vm＝F阻P加速度逐渐减小的变加速直线运动匀速直线运动P＝Fv发动机的实际功率发动机的牵引力机车的瞬时速度类型1：机车以恒定功率P启动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。vt0vm＝F阻P1、没有达到最大速度时，有瞬时加速度。2、达到最大速度时，a=0F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当a＝0时,F=F阻,v达到最大

保持vm匀速F＝vP额a＝mF－F阻↑→↓↓→→↓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类型2：机车以恒定加速度a启动

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