资源简介

(共40张PPT)
第1节 功与功率
第8章
功
01
功率
02
目 录
CONTENTS
机车启动问题
03
新课引入
在初中我们已经学过功的初步知识，如果力的方向与物体的运动方向一致，该怎样计算功呢？
s
F
W=FS
力F对物体所做的功等于力的大小与物体移动距离的乘积。
如图甲所示物体m在水平力F的作用下水平向前行驶的位移为s，求力F对物体所做的功。
新课引入
思考：如果物体运动的方向与力的方向不一致，例如马拉雪橇时拉力方向和雪橇运动方向间有一个角度。
s
这时应当怎样计算功呢？
F
α
一、功
一、功
(3)不做功的情况 W=0
①力与位移垂直
②位移为零
③力为零
1.功
(1)功的概念：如果一个物体受到力的作用，并且在力的方向上发生了位移，就说这个力对物体做了功。
(2)做功的两个必要因素：力和在力的方向上发生位移。
一、功
如图所示：力F对物体做功是多少？
一、功
W1=F1·l = Flcos α
W2=F2·0
第一种推导方式：
F
α
F2
F1
第二种推导方式：
F
l
l1
l2
α
l1=lcosα
l2=lsinα
W2= 0
W= F lcosα
W1= Fl 1= Flcos α
一、功
1.功
（4）公式：W=Fl cosα
力对物体做的功，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。
（5）对公式的理解：
①力F：为恒力；
②位移l：为对地位移；
③夹角α：为力与位移的夹角，0-180°范围变化。
一、功
(6)单位：焦耳 符号：J
1J=1N×1m=1N·m；1N的力使物体产生1m的位移，做功为1J。
(7)功是过程量：对应一段时间或位移，是力对空间的积累效果；
计算功时一定要指明是哪个力在哪个过程对物体做的功。
1.功
注意：计算功时一定要指明是哪个力在哪个过程对物体做的功。
一、功
1.如图，木板M在外力F作用下载着物块m一起向右做加速运动，木板对物块有没有摩擦力？如果有，摩擦力对物块有没有做功？
a
f
l
木板对物块有向右的静摩擦力
根据功的定义：静摩擦力对物块做功.
功的理解
一、功
根据功的定义：
2.如图所示，物块A放在木板B上，物块A 在恒力F 作用下向右运动，A相对于B 的位移为x，B 向右运动的位移为d，则恒力F 对A 做的功是多少？
l
W＝Flcos α ＝F(d+x)cos 0°
＝F(d+x)
功的理解
一、功
思考与讨论：力F与位移s同向，根据F-S图像，计算在恒
力F=12N力作用下前进5m该力所做的功。
s/m
0
F/N
12
5
W = FS=60J
由图像可知，以F和S为邻边构成的矩形的面积表示功的大小。
一、功
若F为变力，能否根据图像求出变力的功？
2
s/m
0
F/N
4
10
一、功
F /N
0
s/m
F /N
0
s/m
0
s/m
F/N
变力作用下一段位移
每一小段下可近似为恒力，其做功的大小为该小段对应小矩形的面积
整个过程中的F所做的功近似等于所有小矩形的面积之和
细分为若干
等距离小段
无限
细分
适用于F和S同向，图像与坐标轴包围的面积表示功的大小。
变力的功
一、功
例1
F
α
F
θ
拉力F=10N，物体在拉力F的作用下向右移动了1m，其中α=37°，θ=143°，请求出以下两种情况中拉力F所做的功？Sin37°=0.6，cos37=0.8
一、功
2.正功和负功
α cosα W的数值 功的正负
G
FN
α
v
α
F
v
v
F
α
W=0
W>0
W<0
cosα=0
cosα>0
cosα<0
不做功
正功
负功
(1)判断力对物体做正功、负功
一、功
2.正功和负功
①正负不表示方向，也不表示大小。
负功的物理意义:
正功的物理意义:
表示该力是动力；
表示该力是阻力。
F1
A
F2
B
如：－8J > 5J
②某力做多少负功，也可说成“物体克服该力做多少功”（取绝对值）。
v
f=5N
l=2m
A
B
v
v
(2) 正功和负功的理解
一、功
(1)力F1、F2做的功分别为W1＝10 J，W2＝－15 J，则W1、W2的方向相反。(　　)
(2)用手提起一桶水后，沿水平方向向前移动一段位移的过程中，手对水桶没有做功。(　　)
(3)若力不对物体做功，则该力一定不会改变物体的运动状态。(　　)
(4)正功一定比负功大。(　　)
×
√
×
×
判断正误
一、功
例2
一个质量m＝150kg的雪撬，受到与水平方向成θ＝37 °角斜向上方的拉力F＝500N，在水平地面上移动的距离L＝5m。物体与地面间的滑动摩擦力F阻＝100N。求力对物体所做的总功。
v
F
θ
FN
G
F阻
W合＝1500 J
F1
F2
一、功
3.总功
W ＝ W1 ＋ W2 ＋ W3 ＋……
方法2:根据功的公式W=FLcosα,其中F为物体所受的合外力;
F1
v
乙
F2
F3
F4
方法1:由于功是标量所以这几个力对物体所做的总功等于各个力分别对物体所做功的代数和。
一、功
1、下列关于力做功的说法，正确的是（　　）
A．汽车在水平公路上匀速行驶，汽车所受重力对汽车做功
B．人提着箱子站在地面不动，手的拉力对箱子没有做功
C．过山车向下运动过程中，车上乘客所受重力对乘客没有做功
D．人把箱子从二楼提到三楼，手的拉力对箱子没有做功
B
课堂练习
一、功
课堂练习
2、关于力对物体做功，以下说法正确的是( )
A. 一对作用力和反作用力在相同时间内做的功一定大小相等,正负相反;
B. 不论怎样的力对物体做功,都可以用W=Fscosα计算 ;
C. 合外力对物体不做功,物体必定做匀速直线运动;
D. 滑动摩擦力和静摩擦力都可以对物体做正功或负功.
D
二、功率
二、功率
一头牛一天能耕地5亩田地
一台耕地机1小时耕地约0.8亩田地
为了表示做功的快慢，我们引入了功率的概念。
它们谁做的功快呢
二、功率
1.功率
(1)在物理学中，一个力所做的功W跟完成这些功所用时间t的比值 ，叫做功率，用P表示，即 。
(2)物理意义：功率是描述力对物体做功快慢的物理量。
(3)功率的单位:瓦特（W）
1J/s=1w 1kw=103w
力、位移、时间都与功率相联系，这种联系在技术上具有重要意义。
二、功率
(4)功率与速度的关系式
由w ＝ F L 得：
一个沿着物体位移方向的力对物体做功的功率，等于这个力与物体速度的乘积。
①公式：P ＝ Fv
②推导
F
t
L
因为
则：P=Fv
二、功率
P一定时，F与v成反比；
v一定时，F与P成正比；
F一定时，v与P成正比。
根据：P=Fv
③适用条件:适用于F与v同向的情况
F与v不同向P＝Fvcosα
二、功率
2.几种常见的功率
（1）平均功率：表示一段时间内做功的平均快慢。
（2）瞬时功率：表示某一时刻做功的快慢。
当 t 表示一段时间时，此式表示平均功率
当 t 很短很短时，此式表示瞬时功率
P＝Fv
若 v表示平均速度，则P 表示平均功率
若v表示瞬时速度，则P 表示瞬时功率
二、功率
（3）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（铭牌上）
（4）实际功率：是指动力机械实际提供的功率。（有时电压不稳定，汽车没有把油门踩到底等等）
注意：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。
2.几种常见的功率
二、功率
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。
起重机调起货物的功率就是钢绳拉力的功率。
汽车的功率就是汽车牵引力的功率
二、功率
思考与讨论:从 P ＝ Fv 可以看出，汽车、火车等交通工具和各种起重机械，当发动机的输出功率 P 一定时，牵引力 F 与速度v成反比。你认为应该怎样增大它们的牵引力呢？
参考答案：功率 P 一定时，由 P ＝ Fv知牵引力 F 与速度 v 成反比，汽车上坡时司机要使用换成低速档的办法来减小速度，从而得到较大的牵引力。
二、功率
不过要提高速度和增大牵引力由P=Fv可知，必须提高发动机的额定功率，这就是高速火车、汽车和大型舰船需要大功率发动机的原因。
汽车上坡时必须使用低速档
二、功率
(1)力对物体做功越多，这个力的功率就越大。(　　)
(2)力对物体做功的时间越短，这个力的功率就越大。(　　)
(3)力对物体做功越快，力的功率一定越大。(　　)
(4)由P＝ 可知，当功的大小一定时，功率与时间成反比。(　　)
×
×
√
√
判断正误
二、功率
3.某人用同一水平力F先后两次拉同一物体，第一次使此物体从静止开始在光滑水平面上前进l距离，第二次使此物体从静止开始在粗糙水平面上前进l距离。若先后两次拉力做的功分别为W1和W2，拉力做功的平均功率分别为P1和P2，则
A.W1＝W2，P1＝P2
B.W1＝W2，P1＞P2
C.W1＞W2，P1＞P2
D.W1＞W2，P1＝P2
√
课堂练习
三、机车启动问题
三、机车启动问题
1.以额定功率启动
由 P ＝ F牵v 知 P一定时，由 知v 增大时， F牵减小，
由 知，加速度a减小， F牵=f阻，a=0时V最大。
即：在额定功率下，物体做加速度逐渐减小的加速运动，a=0时，F牵=f阻，此时速度最大 ，以后机车将做匀速运动。
t
v
o
vm
t1
三、机车启动问题
2.以恒定加速度启动
当Pf阻，保持
P额继续加速，机车做变加速直线运动，当F牵=f阻，a=0 ，V最大。
总结：（1）先匀加速再变加速最后匀速。
（2）当F=f时速度最大。
t
v
o
vm
t1
t2
三、机车启动问题
4.一辆小汽车在水平路面上由静止启动，在前5 s内做匀加速直线运动，5 s末达到额定功率，之后保持额定功率运动，其v—t图象如图2所示．已知汽车的质量为m＝2×103 kg，汽车受到地面的阻力为车重的0.1倍，则(　 　)
A．汽车在前5 s内的牵引力为4×103 N
B．汽车在前5 s内的牵引力为6×103 N
C．汽车的额定功率为60kW
D．汽车的最大速度为30m/s　
BCD
5
t/s
v/（m.s-1）
vm
10
课堂练习
感谢观看

展开更多......

收起↑