8.1功和功率（共39张ppt）

(共39张PPT)
第八章 机械能守恒定律
8.1 功和功率
人教版（2019）高中物理必修第二册
1. 初中时我们学过做功的两个因素是什么？
（1）作用在物体上的力；
（2）物体在力的方向上发生了位移。
知识回顾
F
F
人推小车行走了一段位移人对小车做功。
功的定义：如果一个物体受到力的作用，并且在这个力的方向上通过一段位移 ，我们就说这个力对物体做了功。
F
l
F
（1）作用在物体上的力
（2）物体在力的方向上通过的位移
温故知新
做功的两个条件：
(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？
W = F l
l
F支
F支
l
(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支不做功 即 W=0
如何求功？
想一想
思考与讨论
更普遍的情形是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。这时应当怎样计算功呢？
F
α
01
功
第八章 机械能守恒定律
W1=F1l=Fcosα﹒l=Flcosα
W2=0
W=W1=Flcosα
方法一：
方法二：
W1=Fl1=F﹒lcosα=Flcosα
W2=0
W=W1=Flcosα
恒力F与水平方向夹角为α，物体在F作用下，水平向右移动了一段距离l。求力F的功。
F1
F2
l
3. 公式：
F ---- 恒力的大小（正值）
l ---- 力的作用点相对地面的位移大小（正值）
α---- F与 l 的夹角 （0～180°）
注：公式只适用于恒力做功！
4. 单位：焦耳（J）　１Ｊ＝１Ｎ×１m=1N·m
5. 物理意义：功是能量转化的量度(过程量)
W=Flcosα
“lcosα”整体也可称为力方向上的位移
6. 功是标量，只有大小没有方向、但有正负。
方法：将力、位移矢量的箭尾移到同一个作用点上。
l
F
l
F
l
F
寻找力与位移的夹角
夹角：α
夹角：π- α
夹角：α
夹角： π- α
F
乙
l
α
α
α
F
丙
甲
丁
辨认力与位移夹角
F
α
l
F
l
l
l
F
光滑水平面
α
l
F
粗糙水平面
α
问:F大小相同，l相同,角度也相同，哪种情况下拉力F做的功多
★说明了一个力所做的功只由力和力的方向上发生的位移决定,跟物体是否还受到其它力作用,以及物体的运动情况均无关
想一想
★注意：
① 做功只与F、l 、α三者有关，与物体的受力情况（是否受其它力、其它力是否做功及做功多少）和运动形式（匀速或变速）无关，即力对物体做功具有独立性。
②计算功时，一定要明确是计算哪个力对物体所做的功，不能张冠李戴。
③力F与位移l必须具有同时性，即l必须是力F作用过程中的位移。
02
正功和负功
第八章 机械能守恒定律
力对物体做正功还是负功
若α＝180°，W＝-FL
2、 当0° ≤ α＜ 90°时，
3、当 90°＜ α ≤ 180°时，
力对物体做负功
(物体克服该力做功）
讨论交流
1、当α＝90°时，
力对物体不做功
力对物体做正功
若α＝0° ，W=FL
功是标量.
W= FL cosα
G
FN
α
v
α
F
v
v
F
α
动力做功
阻力做功
W=0
正功的意义：力对物体做正功，表明此力的效果是促进物体的运动，是动力做功。
负功的意义：力对物体做负功，表明此力的效果是阻碍了物体运动，是阻力做功。
正负功的意义：
做正功
做负功
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。
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
F1
A
F2
B
如：－8J > 5J
正功和负功说明：
03
几个力对物体做的总功
第八章 机械能守恒定律
我们学习了一个力对物体所做的功的求解方法，而物体所受的力往往不止一个，那么如何求解这几个力对物体所做的功呢？
几个力对物体做的总功
【例题】一个质量m＝150kg的雪橇，受到与水平方向成37°角的
斜向上方的拉力F=500N，在水平地面上移动的距离为5m，物体与
地面间的滑动摩擦力f＝100N，cos 37°＝ 0.8。求
（1）各个力对物体所做的功
（2）各个力对物体做功的代数和
（3）物体所受的合力
（4）合力对物体做的功
三、总功的计算
【解析】（1）拉力在水平方向的分力为 Fx ＝ Fcos 37°
WF＝ Fx l ＝Fl cos 37°＝2 000J
阻力与运动方向相反:Wf ＝ f l cos180°＝－500J,
WN＝Wmg＝0
（2）力对物体所做总的代数和，
即W ＝WF+Wf + WN+Wmg＝1500J
（3）F合= Fx-f＝ 300N
（4）W合＝ F合 l ＝300N×5m＝1500J
V
F
N
l
F
三、总功的计算
　 几个力对物体所做的总功，等于各个力分别对物体做功的代数和。
几个力对物体所做的总功，等于这几个力的合力对这个物体所做的功。
W总 = F合 l cosα
W总 = W1 + W2 + W3 +······
注意： （1）应用F合 l cos α时各力必须同时作用在物体上，即发生位移l 的过程中，物体所受的各力均没有变化。
（2 ）无论哪种方法都必须进行正确的受力分析！
例1：质量为m=3kg的物体放在水平面上，在与水平方向成370角的拉力F=20N作用下匀加速运动，通过位移 S=2m的过程中，物体所受摩擦力大小为6N。（cos370=0.8）求：
WG=0J
WN=0J
Wf =-f S=-12J
W总=WG+WN +Wf +WF=20J
（1）重力对物体做的功
（2）支持力对物体做的功
（3）摩擦力对物体做的功
（4）拉力对物体做的功
（5）合力对物体做的总功
W总=F合S=20J
方法一
方法二
WF=FScos370=32J
W总=20J
F
N
G
f
α
04
功率
第八章 机械能守恒定律
3.单位：在国际单位制中，功率的单位是瓦特，简称瓦，符号是W。
1W＝1J/s，技术上常用千瓦（kW），1kW＝1000W，1马力=735W
1.定义：力对物体做的功W，跟完成这些功所用时间t的比值叫功率.
4.物理意义：反映力对物体做功的快慢。
比值定义法
5.说明：功率是标量，计算功率时，一般不带正负号。
一、功率
2.定义式：
同时这个公式变形后给我们提供了一种求功的方法，即 W=pt．
W＝Flcosα
P＝
t
W
P＝Fvcosα
P＝
t
Flcosα
v
F
α
v1
v2
F
α
v
F2
F1
P＝vFcosα
P＝Fvcosα
v＝
t
l
功率的另一种表达式
P＝F v cosα （α是F与V的夹角）
各量的含义：
①式中Ｆ为对物体做功的力，若为发动机，则F指牵引力。
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。
③式中α为F与v的夹角，当α=0°时，P=FV
05
平均功率与瞬时功率
第八章 机械能守恒定律
平均功率与瞬时功率
1、平均功率：表示在一段时间内力对物体做功的平均快慢
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）；
2.瞬时功率：表示在某一时刻力对物体做功的快慢
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）
★当t 0时， 表示瞬时功率。
3.理解
①F与v同向时，α=0°（此情况较多）cosα=1
平均功率：
瞬时功率：
②平均功率对应一段时间或一段过程。
瞬时功率对应运动物体的某一时刻或某一位置。
P＝F v cosα
若v表示瞬时速度，则P 表示瞬时功率
若 v表示平均速度，则P 表示平均功率
当F 和 v 方向相同时，对于公式 P = F v
1.当P 一定时，F 和 v 有什么关系？
2.当F 一定时，P 和 v 有什么关系？
3.当v 一定时，F 和 P 有什么关系？
反比
正比
正比
功率与速度的关系
06
额定功率和实际功率
第八章 机械能守恒定律
1.额定功率：是指机器正常
工作时的最大输出功率，也
就是机器铭牌上的标称值。
2.实际功率：是指机器在
工作中实际输出的功率。
三、额定功率和实际功率
（2）机车发动机的功率指牵引力的功率而不是合外力或阻力的功率 。起重机调起货物的功率指钢绳拉力的功率。
说明：
（1）实际功率大于额定功率：超负荷，会损坏机械，只能较短时间。
实际功率等于额定功率：满负荷
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
1.（2020·浙江湖州市·高一期末）如图所示为我国自行研制的新一代大型客机C919。假定其质量为m，起飞时在水平跑道上以加速度a做匀加速直线运动，受到的阻力大小为 ，当飞机速度为v时，则发动机输出的实际功率为（　　）
A． B．
C． D．
典例分析
【正确答案】B
2.机车从静止开始沿平直轨道做匀加速运动，所受阻力始终不变，在此过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 机车输出功率逐渐增大 B. 机车输出功率不变 C. 在任意两相等的时间内，机车动能变化相等 D. 在任意两相等的时间内，机车动量变化的大小相等
AD
3.某人用同一水平力F先后两次拉同一物体，第一次使此物体沿光滑水平面前进s距离，第二次使此物体沿粗糙水平面也前进s距离，若两次拉力做的功分别为W1和W2，拉力做功的功率分别是P1和P2，则( )
A.W1=W2，P1=P2 B.W1=W2，P1＞P2
C.W1＞W2，P1＞P2 D.W1＞W2，P1=P2
B
THANKS
“
”