资源简介

(共22张PPT)
8.1 功与功率
学习目标：
1.理解功的定义以及会判断一个力是否做功。
2.会利用功的计算式进行简单的功的计算。
3.能够理解功是标量且功是有正负的。
4.会计算合力的总功。
初中阶段：
一个物体受到力的作用，如果在力的方向上移动一段距离，我们就说这个力对物体做功。
F
F
S
高中阶段：
物体受到力的作用，并沿力的方向上发生一段位移，则该力对物体做了功。
力对物体做功为 W=FS
做功的两个必要因素：
（1）作用在物体上的力。
（2）物体在力的方向上发生一段位移。
判断下列情形中有无做功？
推箱子未推动
一直端着好累啊！
mg
F支
冰壶在光滑水平地面上匀速直线滑行
叉车匀速抬升货物
F
F
L
计算：（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？
（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
F支
L
问题：如果力的方向与物体的运动方向成某一角度，应如何计算这个力的功？
F
F
L
α
α
方法一：把F分解到位移方向上；
L
F
F1
F2
F
F1
F2
方法二：把L分解到力F方向上；
L
F
L1
α
α
F
L2
α
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。
W = F L cosα
对W = F L cosα 公式的认识：
F——作用在物体上的力（恒力，可是某个力或合力）；
L——物体（力的作用点）在F力的作用下的位移；α—— F与L正方向之间的夹角（0～1800）；
注意：①做功只与F、L、α三者有关与运动形式无关；
②计算功时，一定要明确是计算哪个力在哪段位移上对哪个物体所做的功，
不能张冠李戴。
功的国际单位：焦耳（J）
1焦耳的意义？
1J等于1N的力使物体在力的方向上发生1m的位移时所做的功。
功的正负：
下列图中，各力做功会怎样？
其中F=100N，S=1m，cos1500 = - cos300
F
α
S
α=1500
F
α
S
α=300
F
α
S
α=300
W=FScos(1800-α)
=86.6J
W=FScos(1800-α)
=-86.6J
W=FScosα
=86.6J
功标量，但有正负之分
所谓正功负功，是反映力对物体发生位移的作用效果。
若为正功，表明该力促进了物体的运动，动力做功；
若为负功，表明该力阻碍了物体的运动，阻力做功；
当0°≤α＜ 90°时，
当 90°＜ α ≤ 180°时，cosα﹤0, W﹤0
W﹤0表示力对物体做负功----阻力做功
G
FN
α
v
F
v
V
F
α
α
cosα﹥0, W﹥0
W﹥0表示力对物体做正功----动力做功
当α= 90°时，
cosα=0, W=0
W=O表示力对物体不做功
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。
（1）功是过程量，和某段位移相对应。
L是力的作用点相对地面的位移
对功的公式的进一步理解：W= FLcosα
（2）利用这个公式计算做功时，一定要明确是哪个恒力对物体做了功。
实例分析：
外力的总功：
(1) 合力的功等于各分力所做功的代数和，即
W总=W1+W2+W3+....+Wn
(2) 先求出合力，然后求总功，表达式为
W总=F合Lcosα
当物体在几个力的共同作用下发生一段位移L时，这几个力对物体做的总功，等于各分力分别对物体所做功的代数和，也等于这几个力的合力对物体所做的功。
（α为合力与位移方向的夹角）
例题：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500 N，在水平地面上移动的距离为5m。地面对雪橇的阻力为100 N，cos 37°=0.8。求各力对雪橇做的总功？
摩擦力做功的计算
例1.一个木箱放置在匀加速上升的自动扶梯上，随自动扶梯一起上升，跟扶梯保持相对静止。木箱所受的重力对木箱做________功，木箱所受的弹力对木箱做_______功。木箱所受的摩擦力对木箱做_______功。(选填“正”“负”)
例2.小木块置于旋转的水平转台上，随转台一起匀速转动，小木块受到的摩擦力对木块_____功；若小木块随转台一起减速转动而没有相对滑动，则小木块受到的摩擦力对木块做 功。(选填“正”“负”“不做”)
例3：AB两物体叠放在光滑水平面上，保持相对静止一起向右做匀加速运动移动S，则摩擦力f1对A做____功，f2对B做_____功。(选填“正”“负”)
F
A
B
一对静摩擦力作功之和必定为零
例1：物体m放在粗糙水平桌面上，以初速度v0做减速滑行，则滑动摩擦力对物体m做———功，滑动摩擦力对桌面———功；
若物体m在力F作用下从静止开始在桌面上滑动，则滑动摩擦力对物体m做————功，滑动摩擦力对桌面————功。(选填“正”“负”“不做”)
例2：AB两物体叠放在光滑水平面上，A物体在力 F作用下在B物体上相对滑动，则f1对A做 功，
f2对B做 功。(选填“正”“负”“不做”)
S2
S1
B
A
F
B
A
F
一对滑动摩擦力对物体作功之和必定为负功
例.质量为m的物体沿倾角为θ的粗糙斜面下滑，物体与斜面间的动摩擦因数为μ，斜面高为h。物体从斜面顶端滑至底端的过程中，物体所受滑动摩擦力对物体做了多少功？
结论：物体沿斜面运动过程中，所受滑动摩擦力做功大小等于物体在水平面上所受滑动摩擦力的大小μmg与斜面长度在水平面上的投影L的乘积。即：wf= μmg L
变式训练.如图所示水平地面上有三个底面相同、倾角分别为30°、45°、60°的固定斜面，三个斜面与物体间的动摩擦因数相同，同一物体沿三个斜面从顶端开始由静止下滑到底部的过程中，克服摩擦力做功最多的斜面是(　　)
A．倾角为30°的斜面
B．倾角为45°的斜面
C．倾角为60°的斜面
D．一样多
功 率
物理意义：表示力对物体做功快慢的物理量。
相同的时间做功多的做功快；
做相同的功时间少的做功快。
两人举起相同的杠铃进行锻炼
物理学中定义：功W与完成这些功所用时间t的比值，叫做功率。
==10J/s=10W
P=
功率在数值上表示单位时间内做的功。
功率的另一种表达式（功率与速度的关系）
F
F
L
α
α
V
V
一物体在力F的作用下以速度V匀速向前运动
由W = F L cosα
P=
补充认识：1.其中角α为物体的运动速度与力F的夹角；
2.式中v为物体的运动速度，可以是瞬时速度,也可以是平均速度大小。
=FV
得：P=
平均功率与瞬时功率
平均功率：表示在一段时间内力对物体做功
的平均快慢。
瞬时功率：表示在某一时刻力对物体做功的快慢。
公式
为t时间内的平均速度；
α为力与平均速度之间的夹角；
式中： F为恒力（合力、平均力）；
公式：
v为某时刻的瞬时速度
α为力与瞬时速度之间的夹角；
式中：
F为某时刻的力（可以是恒力，也可以是变力）
例1.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。
例2. 设飞机飞行中所受阻力与其速度的平方成正比，若飞机以速度V匀速飞行，其发动机功率为P，则飞机以2v匀速飞行时，其发动机的功率为（ ）
A．2P B．4P C．8P D．无法确定
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。
例3.某型号汽车发动机的额定功率为60kW,在水平路面上行使时受到的阻力是1800N,求发动机在额定功率下汽车匀速行使的速度.在同样的阻力下,如果行使速度只有54km/h,发动机输出的实际功率是多少

展开更多......

收起↑