2019人教版 物理必修二 8.1 功与功率 课件 (共30张PPT)

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2019人教版 物理必修二 8.1 功与功率 课件 (共30张PPT)

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第八章 机械能守恒定律
1 功与功率
c
导入新课
问题:水平面上的拖车受力前进,小车受几个力的作用?哪个力对小车有“成效”,
做了“贡献”?
提示:斜向上的拉力;
如举起粉笔盒,举力对粉笔盒的移动做了贡献,取得了成效,就说这个力对物理做了功。
一、功
1.如何计算一个力做功?
2.如何确定力是否对物体做功?
(1)人用力推石头而没有推动,推力是否做功?
交流讨论
(2)冰壶在平滑的冰面上滑行,推力是否做功?
(3)提箱子在水平路面上走,对箱子向上的拉力是否做功?
W=Flcos α
一、功
3.如图所示:以把力F 分解为两个分力,分别为Fl , F2
(1)Fl , F2分别做功为多少?
W1 =F1l=Flcos α,W2 =0
(2)力F 对物体所做的功W 等于多少?
W =W1 +W2=F1 l=Flcos α
一、功
1.做功的两个因素:
①力 ②物体在力的方向上发生的位移
2.功的计算:
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。
(1)力F与位移l同向时,W=Fl;
(2)力F与位移l有夹角α时,W=Flcosα 。
梳理深化
一、功
4.单位:在国际单位制中,功的单位是焦耳,符号是 J。
1 J = 1 N×1 m = 1 N·m
3.功是标量。
梳理深化
一、功
巩固提升
例1.如图所示,坐在雪橇上的人与雪橇的总质量为m,在与水平面成θ角的恒定拉力F作用下,沿水平地面向右移动了一段距离l.已知雪橇与地面间的动摩擦因数为μ,则雪橇受到的(   )
A.支持力做功为mgl
B.重力做功为mgl
C.拉力做功为Flcosθ
D.滑动摩擦力做功为-μmgl
C
一、功
练习1、用水平恒力F作用于质量为m的物体上,使之在光滑的水平面上沿力的方向移动距离l,恒力F做功为W1;再用该恒力作用在质量为2m的物体上,使之在粗糙的水平面上沿力的方向移动同样的距离l,恒力F做功为W2,则两次恒力做功的关系是(   )
A. B. C. D.无法判断
C
二、正功和负功
1.梭子鱼、虾和天鹅一起拉着车缓慢的向左前行。它们对车的作用有什么不同?
有的提供动力,有的提供阻力
交流讨论
W=Flcos α
2.力F和位移l 之间的夹角α,对力做功有什么影响?
二、正功和负功
3.如图所示,一个质量为m=2 kg的物体,受到与水平方向成37°角斜向上方的力F=10 N作用,在水平地面上从静止开始向右移动的距离为l=2 m,已知物体和地面间的动摩擦因数为0.3,g取10 m/s2,cos 37°=0.8,sin 37°=0.6。求:
(1)物体受哪几个力的作用?它们做的功分别为多少?各分力功的和为多少?
拉力做功:W1=Flcos 37°=10×2×0.8 J=16 J,
摩擦力做功:W2=Ff lcos 180°=-4.2×2 J=-8.4 J,
其他力做功为0;W=W1+W2=7.6 J
受拉力、重力、支持力、摩擦力四个力的作用
二、正功和负功
(2)物体所受的合力为多少?合力做功为多少?
F合=Fcos 37°-Ff=3.8 N,
W=F合l=3.8×2 J=7.6 J
3.如图所示,一个质量为m=2 kg的物体,受到与水平方向成37°角斜向上方的力F=10 N作用,在水平地面上从静止开始向右移动的距离为l=2 m,已知物体和地面间的动摩擦因数为0.3,g取10 m/s2,cos 37°=0.8,sin 37°=0.6。求:
二、正功和负功
1.正功、负功:
梳理深化
α的取值 W 的取值 含义
W = 0 力 F 不做功
W > 0 力 F 对物体做正功
W < 0 力 F 对物体做负功
(或说成物体克服力F做功)
α=
π
2
0 ≤ α <
π
2
< α ≤ π
π
2
二、正功和负功
2.总功的计算
(1)方法一:几个力对物体做的总功等于各个力分别对物体做功的代数和,即
W总=W1+W2+W3+…+Wn 。
(2)方法二:求几个力的总功时,也可以先求这几个力的合力,再应用功的定义式求合外力做的功,即为总功。
W合=F合·lcos α.
二、正功和负功
巩固提升
例2.如图甲为爷孙俩站立在台阶式自动扶梯上匀速上楼,图乙为一男士站在履带(斜面)式自动扶梯上匀速上楼。下列关于人受到的力做功判断正确的是(  )
A.甲图中支持力对人做正功
B.乙图中支持力对人做正功
C.甲图中摩擦力对人做负功
D.乙图中摩擦力对人做负功
A
二、正功和负功
练习2、载人飞行包是一种单人低空飞行装置,
如图所示,其发动机使用汽油作为燃料提供动
力,可以垂直起降,也可以快速前进,若飞行
包(包括人)在竖直匀速降落的过程中(空气阻力不可忽略),下列的说法正确的是(  )
A.发动机对飞行包做正功 B.飞行包的重力做负功
C.空气阻力对飞行包做负功 D.飞行包的合力做负功
C
二、正功和负功
例3.如图所示,平行于斜面向上的拉力F使质量为m的物体匀加速地沿着长为L、倾角为α的固定斜面的一端向上滑到另一端,物体与斜面间的动摩擦因数为μ。求作用在物体上的各力对物体所做的总功。
巩固提升
二、正功和负功
解法一:拉力F对物体所做的功为:
重力mg对物体所做的功为:
摩擦力对物体所做的功为:
弹力 对物体所做的功为:
故各力的总功为:
二、正功和负功
解法二:物体受到的合力为:
所以合力做的功为:
二、正功和负功
练习3. 如图所示,质量m=50 kg的滑雪运动员从高度h=30 m的坡顶由静止下滑,斜坡的倾角θ=37°,滑雪板与雪面之间的动摩擦因数μ=0.1.则运动员滑至坡底的过程中:(g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,装备质量不计)
(1)滑雪运动员所受的重力对他做了多少功?(2)各力对运动员做的总功是多少?
二、正功和负功
解析 (1)重力做的功为:
WG=mgh=50×10×30 J=1.5×104 J
(2)运动员所受合力:
F合=mgsin 37°-μmgcos 37°=260 N
合力方向沿斜坡向下,沿合力方向的位移
l=h/sin 37°=50 m
合力做的功W合=F合·l=260×50 J=1.3×104 J.
(三)功率
1.比较三个起重机做工的快慢?类比“速度”的定义方法,如何比较两个力做功的快慢?
(选择相同时间,比较做功多少;选择做相同的功,比较做功的时间长短。用做功和完成这些功所花的时间的比值来比较做功的快慢)
交流讨论
起重机编号 被吊物重 匀速上升速度 所用时间 做功
A 2×103N 4m/s 4s 3.2×104J
B 4×103N 3m/s 4s 4.8×104J
C 1.6×104N 2m/s 1s 3.2×104J
功率
(三)功率
2.一部汽车载重时和空车时,在公路上以相同的速度行驶,试讨论这两种情况下汽车的输出功率是否相同?为什么?
载重汽车与地摩擦力较大,牵引力也大,由于行驶速度一样,故相同时间内,载重车的牵引力做功较多,所以载重汽车的输出功率较大
3.功率与速度有相同的定义方法,会不会功率也像速度一样有平均值和瞬时值?
W/t表示时间t内的平均功率,如果t取得足够小,表示该时刻的瞬时功率
(三)功率
4.汽车以额定功率在平直公路行驶时,若前方遇到了一段较陡的上坡路段,汽车司机要做好什么调整,才能确保汽车驶到坡顶?为什么?
汽车要换档,才能顺利行驶到达坡顶,当司机将发动机的速度档位调低后,由 知, 速度减小了,牵引力加大了,只要牵引力足够,汽车便可顺利上坡。
(三)功率
1.功率的定义:功跟完成这些功所用时间的比值,叫做功率。
功率是标量
2.功率的定义式:
梳理深化
3.物理意义:表示物体做功快慢的物理量。
4.单位:国际单位:瓦特(W),常用单位:千瓦(kW)
(三)功率
5.表达式推导: F 和v同向时:P=Fv。
6.平均功率: P=Fv, v 为一段时间t内的平均速度。
瞬时功率:P=Fvcosθ v 表示某一时刻的瞬时速度。
7.对公式 P=Fv 的理解:
当P一定时,F∝1/v;
当速度v保持一定时,P∝F;
当力F一定时,P∝v。
(三)功率
巩固提升
例4.一台起重机将静止在地面上的质量为m=1.0×103 kg的货物匀加速竖直吊起,在2 s末货物的速度v=4 m/s(取g=10 m/s2,不计额外功)求:
(1)起重机在这2 s内的平均功率;
(2)起重机在2 s末的瞬时功率。
(三)功率
解析 设货物所受的拉力为F,加速度为a,则
(1)由 得,a=2 m/s2
F=mg+ma=1.0×103×10 N+1.0×103×2 N=1.2×104 N
2 s内货物上升的高度
起重机在这2 s内对货物所做的功
W=F·h=1.2×104×4 J=4.8×104 J
起重机在这2 s内的平均功率
(三)功率
平均功率也可以由 求,

(2)起重机在2 s末的瞬时功率
(三)功率
练习4.在里约奥运会场地自行车女子团体竞速赛中,中国队的钟天使和宫金杰两位强将相继刷新奥运和世界纪录夺金.如图是两位运动员在比赛冲刺阶段的画面,若运动员此时受到的阻力约为200 N,则运动员的输出功率最接近(   )
A.40 W B.4.0×102 W
C.4.0×103 W D.4.0×104 W
C
课堂小结
功与功率

力做功的两个因素
功的计算

物体在力的方向上发生的位移
力F与位移l有夹角α时,W=Flcos α
总功的计算
W合=W1+W2+W3+…
W合=F合lcos α
功率
功率表达式
瞬时功率、平均功率
对公示P=Fv的理解
P=Fvcosθ
当P一定时,F∝1/v
当速度v保持一定时,P∝F
当力F一定时,P∝v

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