8.1 功与功率 物理 人教版（必修二）课件

8.1功与功率第八章机械能守恒定律

a、作用在物体上的力 b、物体在力的方向上发生一段距离1.功的概念：3.做功的两个不可缺少的因素W=Fl2.公式:初中如果一个物体受到力的作用，并且在力的方向上发生了一段距离，物理学中就说这个力对物体做了功。复习回顾(1)如果力的方向与物体的运动方向一致，这个力所做的功是多少？lW=FlF支F支lF不做功即W=0(2)如果力的方向与物体的运动方向垂直，这个力所做的功是多少？功的计算一物体在与水平方向成60°角斜向上的力F=10N的作用下，在光滑水平面上由静止开始移动l=5m,请你求出力F所做功。FFlααW=？lWF1=F1·lWF2=F2·0又

F1=Fcosα即W=Fcosα·

l

分析：把计算F做功的问题转化为分别求F1和F2做功的问题FF2F1αll1l21、定义：W=Flcosα=F(lcosα)=（Fcosα）l力对物体所做的功，等于力的大小、相对于地面的位移大小、力与位移夹角余弦这三者的乘积一、功2、公式物理意义：1.力的大小、位移的大小与力与位移方向之间的夹角余弦值的乘积。2.力与在力的方向的位移的乘积。3.位移与在位移方向的力的乘积高中αFS

甲答案：ααFS乙答案：π-ααFS丙答案：ααFS丁答案：π-α

练习1.辨认力的方向与位移方向的夹角变式1.如图所示，一个质量为m的小球用长为l的轻绳悬挂于O点，小球在水平恒力F作用下，从平衡位置P点移动到Q点，则水平恒力F所做的功为()A．mglcosθB．FlsinθC．mgl(1－cosθ) D．FlcosθB注意：①力与位移要同时存在②只适用于恒力做功、L为相对于地面的位移3.做功的两个必要因素：①是作用在物体上的

；②是物体在

的方向同时上发生的

．4、单位国际单位：焦耳（焦）单位符号：J１Ｊ＝１Ｎ×１m=1N·m功的计算时，各量要求统一采用国际单位制6、标矢性:正功和负功：功的大小只取决于力、位移、夹角，与接触面的粗糙程度，运动性质均无关。标量5、做功多少的影响因素：αCOSαW物理意义α=π/2α＜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对物体做正功表示力F对物体做负功结合表格思考正功和负功的物理意义？结合表格思考不做功有哪几类情况？正功的意义是：力对物体做正功，表明此力的效果是促进物体的运动，是动力。正负功的物理意义正负功的物理意义负功的意义是力对物体做负功,表明此力的效果是阻碍了物体运动,是阻力。正功的意义是力对物体做正功,表明此力的效果是促进物体的运动,是动力。如：1、摩擦力对某物体做了-20J的功，也可说物体克服摩擦力做了20J的功。2、竖直上抛物体的上升过程：重力对物体做负功，或物体克服重力做了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。例1.下列关于做功的说法中正确的是()A．凡是受力的作用的物体，一定有力对物体做功B．凡是发生了位移的物体，一定有力对物体做功C．只要物体受力的同时又有位移发生，就一定有力对物体做功D．只要物体受力且在力的方向上发生了位移，就一定有力对物体做功D变式2.如图所示，力F大小相等，ABCD物体运动的位移x也相同，哪种情况F做功最小（）

D变式4.如图所示，木块静止在光滑的水平面上，一子弹沿水平方向射入木块并留在其中。在此过程中，子弹钻入木块的深度为d，木块的位移为L，木块对子弹的阻力大小为f。则木块对子弹的阻力做的功为________，子弹对木块的作用力做的功为________。-f（L+d）fL例2.某足球运动员用1000N的力把质量为0.5㎏的球踢出去，球滚动了50m停下来，g取10m/s2，则该运动员踢球做的功为

（

）A．200J

B．1000JC．50000JD．无法确定D2.求各个力所做功的代数和1.求几个力的合力所做的功先求出合外力F，再由计算。先分别求出各个力所做的功：再对各个力做的功求代数和．二、求总功的方法【例题1】一个质量为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。分析雪橇的运动方向及有关受力情况如图8.1-3所示。拉力F可以分解为水平方向和竖直方向的两个分力，竖直方向的分力Fy、支持力FN和重力G与运动方向垂直，不做功。所以各力对雪橇做的总功为拉力的水平分力Fx和阻力F阻所做的功的代数和。解拉力在水平方向的分力为Fx＝Fcos37°，它所做的功为W1＝Fx

l＝Flcos37＝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W2＝F阻lcos180°＝－100×5J＝－500J力对物体所做的总功为二者的代数和，即W＝W1＋W2＝2000J－500J＝1500J力对雪橇所做的总功是1500J三、求解变力做功的方法方法1.图像法01方法4.等效替代法04方法2.平均值法02方法3.微元法03例3.如图所示，某一个力F＝10N作用于半径为R＝1m的转盘的边缘上，力F的大小保持不变，但方向在任何时刻均保持与作用点的切线一致，则转动一周的过程中，这个力F做的总功为A．0 B．20J C．10JD．20πJDC四、几种力做功的特点1.相互作用力：没有必然关系2.空气阻力：阻力方向始终与运动方向相反，始终做负功，做功大小和路程有关。3.摩擦力：无论是静摩擦还是动摩擦，都可以做正功、做负功、不做功。例4.关于作用力与反作用力做功的关系，下列说法不正确的是：（）A．当作用力作正功时，反作用力一定作负功B．当作用力不作功时，反作用力也不作功C．作用力与反作用力所做的功一定是大小相等D．作用力做正功时，反作用力也可以做正功D变式1.以一定的初速度竖直向上抛出一个质量为m的小球，小球上升的最大高度为h，空气阻力恒为Ff，则从抛出点到返回至抛出发点的过程中，下列说法中正确的是（）A.空气阻力对小球做的功为0，重力对小球做的功也为0B.空气阻力对小球做的功为0，重力对小球做的功为2mghC.空气阻力对小球做的功为—2Ffh，重力对小球做的功为0D.空气阻力对小球做的功为—2Ffh，重力对小球做的功为2mghC变式2．关于摩擦力做功，下面说法中正确的是（）A.静摩擦力总是做正功，滑动摩擦力总是做负功B.静摩擦力对物体不一定做功，滑动摩擦力对物体一定做功C.静摩擦力对物体一定做功，滑动摩擦力对物体可能不做功D.静摩擦力和滑动摩擦力都可能对物体不做功D对比：做功的快慢一台耕地机两天能耕地约20亩田地一头牛一天能耕地五亩田地谁做的功快?4.功率的单位:瓦特（W）3.物理意义：(单位时间做功的多少)一、功率：

力对物体做的功W跟完成这些功所用时间t的比值叫功率2.定义式：是标量1kW＝1000W1.定义：表示力对物体做功快慢的物理量。

自主学习2min，回答以下问题①v可以是瞬时速度,也可以是平均速度大小②α是F与v方向的夹角，当ɑ=00时P=Fv4.功率的另一表达式1.平均功率：描述在一段时间内做功的平均快慢2.瞬时功率：表示在某一时刻做功的快慢求平均功率：求瞬时功率：（v是平均速度）（v是瞬时速度）二、平均功率和瞬时功率例、质量m=3kg的物体，在水平力F=6N的作用下，在光滑的水平面上从静止开始运动，运动时间t=3s，求：（1）力F在t=3s内对物体做的功；（2）力F在t=3s内对物体做功的平均功率;（3）力F在3s末对物体做功的瞬时功率。解:已知m=3kg,F=6N,v0=0,t=3sa=F/m=2m/s2;l=v0t+1/2at2=9m,vt=v0+at=6m/s(1)W=Fl=54J(2)P=W/t=18W(3)P1=FVt=36W变式2.如图所示，将质量为m的小球以初速度v0从A点水平抛出，正好垂直于斜面落在斜面上B点．已知斜面的倾角为α.(1)小球落到斜面上B点时重力做功的瞬时功率是多少？(2)小球从A到B过程中重力做功的平均功率是多少？1.额定功率:2.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,应尽量避免机械或用电器正常工作状态下所能输出的最大功率叫额定功率机器工作时实际输出的功率也就是机器铭牌上的标称值。三.额定功率和实际功率说明：1.在日常生活中，我们经常说某台机器的功率，或某物体做功的功率，实际上是指某个力对物体做功的功率。例如：①汽车发动机的功率就是汽车牵引力的功率②起重机吊起货物的功率就是钢绳拉力的功率①功率是描述物体做功快慢程度的物理量②机械效率是描述机械做功时有效利用率的物理量2.功率和机械效率区别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。四、汽车的功率类型1：机车以恒定功率P启动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P加速度逐渐减小的变加速直线运动匀速直线运动机车启动问题vm

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。vm＝F阻Pvt0机车以恒定功率启动的v－t图练习、静止的列车在平直轨道上以恒定的功率起动，在开始的一小段时间内，列车的运动状态是（）

A、列车做匀加速直线运动

B、列车的速度和加速度均不断增加

C、列车的速度增大，加速度减小

D、列车做匀速运动√1、没有达到最大速度时，有瞬时加速度。2、达到最大速度时，a=0

F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例1、汽车发动机的额定功率为60KW，汽车的质量为5t，汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重的0.1倍，g=10m/s2。汽车保持额定功率不变从静止启动后:①汽车所能达到的最大速度是多大？②当汽车的速度为5m/s时加速度多大？③当汽车的加速度为2m/s2时速度多大？12m/s4m/s1.4m/s2机车启动问题当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类型2：机车以恒定加速度a启动

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

做匀速直线运动。vt0vm＝F阻P额vm