物理人教版（2019）必修第二册8.1功与功率（共24张ppt)

(共24张PPT)
第八章 机械能守恒定律
第1节 功与功率
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任何人类活动都离不开能量
功的计算能够为能量的定量表达及能量的变化提供分析的基础
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能量
功的概念：如果一个力作用在物体上，并且物体在力的方向上通过了一段位移，物理学中就说这个力对物体做了功。
力对物体做功的条件：
①力作用在物体上②物体在力的方向上有位移
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功
如何理解“在力的方向上”有位移？
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功
足球运动员将足球踢出去后的过程，足球运动了一段距离，足球离脚后运动员对足球是否做功？是否有力对足球做功？
举重运动员举着杠铃不动的过程中，运动员对杠铃做功吗？
计算公式：
对公式的理解：力与在力的方向上的位移的乘积/力与位移的数量积
注意：
功的单位：焦耳；符号：J
（1N的力使物体产生1m的位移，做功为1J）
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功的计算
①F为恒力
②L：物体相对地面的位移
③α：力与位移的夹角，
功是矢量还是标量？
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F
x
功的计算
物体在图示力的作用下前进了，力F做功为多少？
物体在力F的作用下在木板上前进了x，同时木板前进了d，力F做功为多少？
α=90°：W=0，力不做功
0<α<90°：W>0，力做正功
90°<α<180°：W<0，力做负功
功是标量：
①功的正负表示是功的特性（动力做功还是阻力做功），不表示方向，也不表示大小
②几个力对物体所做的总功是各个力做功的代数和（正负号不可省略）
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正功和负功
如果一个力对物体做负功，也可以表述为“物体克服该力做功”（取绝对值）。
先求合力，再求合力做功： W合= F合Lcosα
先求各力做功，再求代数和：
W合=W1+W2+…=F1Lcosα1+F2Lcosα2+…
W合=W1+W2+…=F1L1cosα1+F2L2cosα2+…
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计算总功的方法
物体受到多个力的作用，但总位移是一样的
两种方法求出的功是相等的（向量数量积的分配律）
物体受到多个力的作用，各个力对应的位移不一样（多个力不具有同时性）
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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。
方法一：先求合力：
方法二：先求各力做功：
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例1　如图5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，重力加速度为g，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Flcos θ
D.滑动摩擦力做功为－μmgl
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例2　如图6所示，质量分别为M和m的两物块A、B(均可视为质点，且M>m)分别在同样大小的恒力作用下，沿水平面由静止开始做直线运动，两力与水平面的夹角相同，两物块经过的位移相同.设此过程中F1对A做的功为W1，F2对B做的功为W2，则
A.无论水平面光滑与否，都有W1＝W2 B.若水平面光滑，则W1>W2
C.若水平面粗糙，则W1>W2 D.若水平面粗糙，则W112
例3　(多选)如图9所示，人站在自动扶梯上相对扶梯不动，随扶梯向上匀速运动，下列说法正确的是
A.重力对人做负功
B.摩擦力对人做正功
C.支持力对人做正功
D.合力对人做功为零
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例4　如图10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？
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例5　如图11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，求外力对物体所做的总功.(cos 37°＝0.8，sin 37°＝0.6)
定义：
定义式：
单位：
物理意义：
标矢性：
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功率
功与完成这些功所用时间之比
瓦特，简称瓦，符号W，1W=1J/s
反映力对物体做功的快慢
标量
额定功率：机器正常工作时的最大输出功率，也就是机器铭牌上的标称值
实际功率：机器在工作中实际输出的功率
注：机器不能长时间超过额定功率，实际功率总是小于或等于额定功率。
平均功率：描述在一段时间内做功的平均快慢
瞬时功率：表示在某一时刻做功的快慢
参照平均速度与瞬时速度的定义与区分
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几种常见的功率
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功率的计算
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例1　(2020·长沙一中高一月考)关于功率的概念，以下说法正确的是
A.功率是描述力对物体做功多少的物理量
B.由P＝ 可知，功率与时间成反比
C.由P＝Fv可知，只要F不为零，v也不为零，那么功率P就一定不为零
D.某个力对物体做功越快，它的功率就一定越大
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例2　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
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例3　(多选)(2020·山东潍坊高一下学期期中)“高空抛物”一直被称为悬在城市头顶上的痛，尤其是人为的高空抛物，更给公共安全带来极大的危害性.最高人民法院发布《关于依法妥善审理高空抛物、坠物案件的意见》，对于故意高空抛物的，根据具体情形进行处罚.如图1所示，若从七楼阳台约20 m高处，将一质量为1 kg的花盆水平推出，不计空气阻力，重力加速度g取10 m/s2.下列说法正确的是
A.1 s内重力的平均功率为50 W
B.整个过程中重力的平均功率为200 W
C.落到地面上时，重力的瞬时功率为200 W
D.落到地面上时，重力的瞬时功率为100 W
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例4　如图2所示，质量为m＝2 kg的木块在倾角θ＝37°的足够长的固定斜面上由静止开始下滑，木块与斜面间的动摩擦因数为μ＝0.5，已知：sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g取10 m/s2，求：
(1)前2 s内重力做的功；
图2
(2)前2 s内重力的平均功率；
(3)2 s末重力的瞬时功率.
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例5　(2021·江苏连云港市高一期中)2021年2月8日，东海高铁开通运营，设计时速350公里的高铁便利了东海人民的出行.如图3所示，设高铁运行时受到的阻力与速度成正比，若高铁以速度v匀速行驶，发动机的功率为P.则当高铁发动机功率为4P时，其匀速行驶的速度为
A.2v B.3v C.4v D.8v
定义式：
单位：焦耳（J）1J=1Nm
标矢性：标量
功的正负：力与位移的夹角小于90°，做正功；夹角大于90°，做负功；夹角等于90°，不做功。功的正负不表示方向，也不表示大小，表示的是做功的特性。
求总功的方法：①先求合力再求合力做功②先求各力做功再求其代数和
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总结：功
定义式：
单位：瓦特（W）1W=1J/s
计算式：P=Fv
标矢性：标量
平均功率与瞬时功率：，
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总结：功率