1 功与功率课件（用）(共34张ppt)

(共34张PPT)
一. 功
W=F l
探究1：
力与位移不在同一方向的功如何计算？
W = F l cosα
结论：
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。
1、功的单位:
焦耳J（joule)
1J=1N×1m=1N·m
c、与物体是否受其他力无关，与物体的运动状态无关
a、力必须是恒力；
3、理解：
2、功是标量
只有大小，没有方向
b、公式中的F和l必须具备同时性， l是力的作用对象的对地位移；
W = F l cosα
探究2：
表达式W = F l cosα，由α情况同学们对功有哪些认识？
二、正功和负功：
当
时，cosα=0，W=0,
当
时，cosα>0，W>0，
当
力F对物体做负功。
力F对物体不做功。
力F对物体做正功。
时，cosα<0，W<0,
v
F
1. 正负不表示方向，功是标量。
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”
往往说成“物体克服该力做多少功”（取绝对值）。
说明：
v
f=5N
l=2m
A
B
但正负也不表示大小。
三、总功的计算
1、几个力对物体所做的总功等于各个 力对物体所做功的代数和。
W总＝W1+W2+……Wn
2、几个力对物体所做的总功等于合外力对物体做功。
W总＝F合· l cosα
书中例题1：
辨认力的方向与位移方向的夹角（α=30°）
α
F
l
甲
答案：30°
α
F
l
乙
答案：150°
α
F
l
丙
答案：30°
α
F
l
丁
答案：150°
课堂练习
用一水平恒力F将木块沿水平方向从A点拉到B点。第一次在光滑水平面上，F所做的功为W1；第二次在粗糙水平面上，F所做的功为W2，比较两次做功，应该（ ）
A．W1C．W1>W2 　 D．无法比较
B
A
B
F
力对物体做的功只与F、 l 、 α三者有关，与物体的运动状态等因素无关
一学生用100N的力将质量为0.5kg的球迅速踢出，球在水平路面上滚出20m远，则该学生对球做的功是：（ ）
A、2000J　　　 B、1000J　　　　
C、16J　 D、无法确定
D
要点： 公式中F为恒力，且F、L必须具有同时性。
1.A、B两物体叠放在水平面上，力F拉B物体，保持相对静止一起向右做匀加速运动移动s， 则B对A摩擦力做————功，A对B摩擦力做———功。
A
B
f1
f2
W1=f s W2= - f s W1 + W2= 0
正
负
F
2.A、B两物体叠放在水平面上，A物体用线系在墙上，B 物体在力 F作用下向右运动，则B对A摩擦力做————功，A对B摩擦力做————功。
F
B
A
f1
f2
0
负
3.A、B两物体叠放在水平面上，A物体在力 F作用下在B物体上相对滑动，则B对A的摩擦力做————功，A对B做————功。
A
B
F
f1
f2
ΔS
S2
S1
W1= - fS1
W2= fS2
W1 + W2= f(S2 - S1 )= - f Δ S
负
正
作用力与反作用力做功没有必然关系
1、物理意义：是表示力对物体做功快慢的物理量。
3、公式：
比值定义法
4、功率是标量。
5、功率的单位：
瓦特（W）常用单位： kW
四、功率
2、定义：功W跟完成这些功所用时间t的比值
说明：即使是同一个力做功，做功的功率也可能是变化的，在一段时间内力对物体做功的功率，实际上是这段时间内力对物体做功的平均功率。
平均功率：描述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
P＝
t
W
当 t 很短很短时，此式表示瞬时功率
当 t 表示一段时间时，此式表示平均功率
平均功率和瞬时功率
功率与速度的关系
P＝Fv
W＝Fscosα
P＝
t
W
P＝Fvcosα
若力与速度不再一条直线上呢？
功率与速度的关系
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
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？
当F与v同方向时（α＝0），P＝Fv
例题2
注意：汽车的功率就是汽车牵引力的功率
P＝F v
发动机的实际功率
发动机的牵引力
机车的瞬时速度
类型1：机车以恒定功率 P 启动
机车启动问题
P＝F v
发动机的实际功率
发动机的牵引力
机车的瞬时速度
当F=F阻时，
a＝0 ，v达到最大
保持
vm
匀速
v
F＝
v
P
a＝
m
F－F阻
↑
→
↓
↑
→
→
↓
↓
vm＝
F阻
P
加速度逐渐减小的变加速直线运动
匀速直线运动
vm
机车以恒定功率启动的v－ t 图
机车启动问题
先做加速度逐渐减小的变加速直线运动，最终以速度 做匀速直线运动。
vm＝
F阻
P
v
t
0
类型2：机车以恒定加速度 a 启动
当F= F阻时，
a＝0 ，v达到最大
保持
vm
匀速
F＝
v
P额
a＝
m
F－F阻
↑
→
↓
v
↑
↓
→
→
↓
vm＝
F阻
P额
加速度逐渐减小的变加速直线运动
匀速直线运动
a＝
m
F－F阻
→
→
→
→
F
→
v
↑
P＝F v
↑
↑
→
当P= P额时，保持P额继续加速
匀加速直线运动
机车以恒定加速度启动的v－ t 图
先做匀加速直线运动，再做加速度逐渐减小的变加速直线运动，最终以速度 做匀速直线运动。
v
t
0
vm＝
F阻
P额
vm
光滑水平面上的物块在弹簧弹力作用下从A点运动到B点，思考能否用W=Fl求弹簧弹力对物体所做的功？
思考：
A
B
对于变力做功不能直接套用公式
求解，但可依物理规律通过技巧的转化，将变力做功转化为恒力做功间接求解。
1.平均力法：
若变力大小随位移是线性变化，且方向不变时，可将变力的平均值求出后用公式
计算。如弹簧的弹力做功就可以用此法计算。
四、变力做功
2.利用Ｆ－x图像，Ｆ－x图线与坐标轴所包围的面
积即是力Ｆ做功的数值。
4.转换研究对象法（等效转换法）
5.用动能定理或能量守恒进行求解：
3. 无限分小法（微元法）来求, 过程无限分小后， 可认为每小段是恒力做功。
例1.一辆马车在力F的作用下绕半径为50 m的圆形轨道做匀速圆周运动，已知车子所受阻力为100N，当车运动一周回到原位置时，车子克服阻力所做的功为多少？
解：阻力的方向时刻在变，是变力做功的问题，不能直接由功的公式计算。
采用微元法解之，将圆分成很多很多小段，在这些小段中，力可以看作恒力，于是
Wf = – fΔs1 – fΔs2 – fΔs3 – fΔs4 – fΔs5 – ……
= – fs= – Fs = – 100×2πR= – 3.14 ×104 J
W克= – Wf= 3.14 ×104 J
解二：用图像法
因为阻力F=kx,以F为纵坐标，F方向上的位移x为横坐标，作出F-x图像，如图右下图，
X
F
0
x1
x2
kx1
kx2
曲线下面积的值等于F对铁钉做的功. （示功图）?
由于两次做功相等，故有：?
S1 = S2 (面积)，即：
1/2× kx12=1/2× k(x2+x1)(x2-x1)，
解后有：x2＝ x1=1.41 cm.
∴ △x=x2-x1=0.41 cm.