高一物理-功、功率.ppt

1、第五单元 机械能,笫一节 功 功率,笫一节 功 功率,一、功的概念,1、功的定义：物体受到力的作用，在力的方向上发生了一段位移，就说力对物体做了功。,2、做功的两个必要因素是：力和物体在力的方向上发生的位移。,3、功的意义：功是力在空间积累效果的量度； 功是能量转化多少的量度。,4、功的量性：功是标量，功有正、负，功的正、负不表示大小。,一、功的概念,功的正、负及意义,设力和物体位移之间的夹角为，则有：,9000 为锐角 W0 可使物体能量增加,1800900 为钝角 W0 可使物体能量减少, = 900 为直角 W=0 不能使物体能量变化,例如： W1=5J W2= -5J 两功的大小是一样

2、的，正功的效果是推动物体运动，负功的效果是阻碍物体运动。 若某力对物体做负功，可以说成物体克服某力做正功。,一、功的概念,5、判定力对物体做功情况的方法：,（1）看F与物体位移S之间的夹角（适用于恒力做功）,为直角 W=0,为锐角 W0,为钝角 W0,一、功的概念,1、判定力对物体做功情况的方法：,（2）看F与物体速度V的夹角（适用于变力做功）,（3）看物体能量转化,二、功的计算,1、恒力功的计算：,W = F S cos,如图所示：,注意：,（1）F为恒力，变力的功不能用此式计算。,（2） S为F作用点的位移，此位移是相对静止的地面的。,（3） 为恒力F与位移S的夹角,（4）恒力的功只由F、

3、S及cos 决定，功与物体的运动状态及运动形式无关,二、功的计算,2、合功的计算：,例1：己知：斜面上质量为m的物块从顶端滑到底，通过位移为S，斜面倾角为，滑动摩擦系数为，则物体所受的力各做功多少？合功W合为多少？物块对斜面的摩擦力做功多少？这对滑动摩擦力所做的合功为多少？,解析：,WG= mgh = mgSsin,WF = 0,Wf = -mgScos ,W合 =（mg sin -mgcos）S = m g S（sin -cos）,Wf = 0,Wf合 = -mgScos ,二、功的计算,例2：如图所示，水平地面上的物体质量为m，它与水平地面之间的动摩擦因数为，跨过定滑轮的绳子一端沿水平方向

4、固定在墙上，另一端与水平方向成角，受恒力F作用，在物体沿水平地面向右移动 s 过程中，绳子的拉力所做的功为 ，地面对物体的滑动摩擦力做功为_。,Fs（1+cos）,mg s,3、功的单位：焦耳 J,三、功率,1、平均功率：,定义：功跟完成这些功所用时间的比值叫做平均功率,物理意义：描述一段时间内做功的快慢。,2、瞬时功率：,如果时间t足够小，v表示某时刻的瞬时速度，P表示该时刻的瞬时功率。,公式： P=F V cos,计算瞬时功率对应于运动物体的某一时刻或某一位置，当F与v共线时可有公式：P = F V,三、功率,3、对公式P=FV讨论：,当功率P一定时：,即做功的力越大，其速度就越小,当速度

5、V一定时：,即做功的力越大，其功率就越大,当力F一定时：,即速度越大，其功率就越大,三、功率,例1：如图所示，一质量为 m 的物体，沿倾角为的光滑固定斜面由静止下滑。当它在竖直方向下落了h 高度这个过程中，重力做功的平均功率为 、下落了h高度时，重力的瞬时功率为 。,三、功率,例1：,解析：,设物体在竖直方向下滑h高度所需时间为t，则重力做功W=mgh,下滑h高度时：,三、功率,4、额定功率和实际功率：,额定功率：指机器正常工作时的最大输出功率，也就是机器铭牌上的标定值。,实际功率：是指机器工作中实际输出的功率。,实际功率总是小于或等于额定功率,三、功率,5、汽车的速度、加速度、牵引力以及合力

6、的变化的分析：,（1）汽车以恒定加速度启动：,设：汽车质量为m，加速度为a，阻力为f，额定功率为P0，实际功率为P，牵引力为F,则有：F - f = ma， P = FV,速度v变大，阻力f不变，牵引力F不变，实际功率P变大，达到额定功率以后，V增大则F变小，加速度a开始变小，当F=f时，a=0，V达到最大值，,P0=FVmax=fVmax,三、功率,5、汽车的速度、加速度、牵引力以及合力的变化的分析：,（2）汽车以额定功率启动：,额定功率P不变，速度V变大;,牵引力F变小，加速度a变小;,当牵引力F等于阻力f时，加速度a为零，速度达到最大值。,此时：P0 = Ff Vmax,三、功率,例4：

7、汽车发动机的额定功率为60kW，若其总质量为5.0103kg，在水平面上行驶时所受阻力恒为5.0103N。,（1）求汽车所能达到的最大速度。 （2）若汽车业0.5m/s2的加速度由静止开始做匀加速运动，这一过程能维持多长时间？ （3）若汽车达到最大速度后，阻力突然变为原来的两倍（功率恒定），汽车将做什么运动？,三、功率,例4：解析：,（1）汽车以恒定功率从静止启动后，它的牵引力F将随速度v的增大而减小，其加速度也随之减小，当汽车达到最大速度时，a = 0，即牵引力F = f。,由 P = F v = f vm，得：,三、功率,例4：解析：,（2）汽车以恒定的加速度匀加速运动，则牵引力恒定。又P=Fv，故发动机的输出功率随v增大而增大，当功率增至额定功率时不能再增大，牵引力减小，a变小，匀加速结束。设此时速度为v， 则有：,三、功率,例4：解析：,（3）阻力突然增