人教版必修二8.1 功与功率 课件（27张PPT）

(共27张PPT)
1
功与功率
18世纪，瓦特改良了蒸汽机，开启了工业革命。从此，机器逐渐取代人力，人类的生产力得到了质的飞跃。
观察
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，物理学中就说这个力对物体做了功。
在实践中大家逐渐认识到，当燃烧同样多在燃料时，机械举起在重量与举起高度的乘积可以用来量度机器的效能，从而比较蒸汽机的优劣，并把物体的重量与其上升高度的乘积叫做功。
分析
做功的条件
做功的条件：
⑴ 作用在物体上的力
⑵ 物体在力的方向上移动的位移
推导
F
α
l
F
F
α
l
F
力F对物体做的功
力的大小
位移的大小
力与位移的方向的夹角
功的计算公式推导
F2
F1
l2
l1
寻找力与位移的夹角
推导
问题1：功的正负由什么来决定？分界点是什么？功是矢量还是标量？
思考
问题2：分析动车在运动过程中各个力分别做什么功？
问题3：动车在加速、减速、匀速运动过程中，正功与负功的值有什么关系？
问题4：正功与负功的物理意义是什么？
正功、负功及意义
F
f
G
N
v
观察
α COSα W 物理意义
α=π/2
α＜π/2
π/2＜α≤π
COSα= 0
COSα＞0
COSα＜0
W = 0
W ＞ 0
W＜0
力F对物体不做功
力F对物体做正功（促进物体运动）
力F对物体做负功（阻碍物体运动）
正功、负功及意义
功是标量，但有正负。功的正负只表示力做功的效果, 既不表示方向 ,也不表示大小。即：表示的是动力或阻力做功。
辨析：比较－8J的功与5J的功大小？
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。
思考
1.一质量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。求各个力对物体所做功及合力做的功。
v
F
θ
FN
G
F阻
问题6：力是矢量，已知分力求合力用什么定则？功也是这样的吗？
小结
1、做功的两个要素
作用在物体上的力
在力的方向上移动的位移
2、功的计算
W = F l cosα
a、功一定要指明是哪个力对物体做的功
b、力必须是恒力
3、 功是标量，但有正负。正负只表示做功的力的效果，功的正负既不表示方向，也不表示大小。
4、总功等于各个力对物体所做功的代数和，也等于合力对物体所做的功。
思考
例：图中，已知物体质量m=2kg，斜面倾角θ＝37 ,物体与斜面间的动摩擦因素μ=0.5，现使物体沿斜面向下滑动l=2m的位移，求各个力所做的功及合力做的功？
功的量性
Ｇ
f
FN
思考
物体做匀速圆周运动，向心力是否做功？
O
F
V
1
功与功率
思考
1.谁对砖块做功多？
2.谁对砖块做功快？
分别用两种方式把同一堆砖块平缓的搬上车
3.做功快慢可以如何比较？
功率
2、物理意义：描述力对物体做功的快慢。
3、公式：
4、功率的单位:
瓦特（W）
1、定义：功和完成这些功所用用时间的比值。
(单位时间做功的多少)
功率
功率
某人以正常速度（20km/h约5m/s）骑自行车时受到的阻力约为总重力的0.02倍，试估算此人的功率。
马运动时可达数百瓦
鲸游动时-350kw
思考
问题1：数据用于描述一段过程的平均做功快慢还是某一瞬间的做功快慢？
平均功率
问题2：如何计算某一时刻的功率？
瞬时功率
平均功率与瞬时功率
问题3：能否利用p=w/t来计算瞬时功率？
类比：瞬时速度
例1：在平直路面上，你用F=10N的水平推力，推一质量m=1kg的物块由静止开始运动，维持时间2秒，已知物块受到地面滑动摩擦力恒为Ff=6N，求最后1秒内推力F的功率。
2秒末F的功率P=？
推理
199.5
时间/s
位移/m 平均功率/w
1-2
1.5-2
1.9-2
1.99-2
1.999-2
6
3.5
79.8
0.0798
0.007998
60
70
78
0.78
79.98
t 趋向零
80
平均功率与瞬时功率
例1：在平直路面上，你用F=10N的水平推力，推一质量m=1kg的物块由静止开始运动，维持时间2秒，已知物块受到地面滑动摩擦力恒为Ff=6N，求最后1秒内推力F的功率。
问题4：能否利用P=F*V计算平均功率？
问题5：计算2s末阻力的瞬时功率？
问题6：功率为负值说明什么？功率是矢量还是标量？
计算
功率
例2：在平直路面上，你用F=10N的水平推力，推一质量m=1kg的物块由静止开始运动，维持时间2秒，已知物块受到地面滑动摩擦力恒为Ff=6N，求开始运动10分钟后推力F的瞬时功率。
一个人或者一台机器，都有一定的功率限制，对机器而言，能够正常运转的最大功率，我们把它称为额定功率。实际工作的时候，实际功率一般都小于额定功率。
观察
理解P、F、v三者关系
汽车变速箱换挡用手柄
高速挡
低速挡
问题7：在P一样的情况下，F和V有怎样的关系？
观察
问题8：在F一样的情况下，P和V有怎样的关系？
VS
交通工具 额定功率 交通工具 额定功率
奇瑞QQ 50kw 布加迪威龙 736kw
福特福克斯 90kw HXN5列车 4400kw
东风卡车 250kw 波音747飞机 2x105kw
理解P、F、v三者关系
观察
例4：某型号汽车发动机的额定功率为90kW，汽车质量为1t，假设在平直路面上行驶时受到的阻力恒为1800N，某时汽车匀速行驶时实际输出的功率为18kW，此时的速度大小为多少？
1.该汽车在平直路面上行驶能达到的最大速度为多少？
2.若该汽车驶上斜坡，总阻力增大到原来的4倍，实际输出的功率仍为18kW，速度将如何变化？再次稳定后速度为多大？
3.若该汽车驶上该斜坡，为了保持原有的速度，应该将实际输出的功率增大到多少？
4.为了在获得更大牵引力的同时提高速度，应该怎么办？
实际功率
等于阻力
P = Fv
v=
P
F
得：v= 10m/s
大国重器
神舟火箭-106KW
动车组-8800KW
观察
盾构机-3500KW
汽车两种启动方式
观察
功率恒定
牵引力恒定
v
vm
t
o
v
vm
vm′
·
t′
t
o
2、汽车发动机的功率P=60kw,若其总质量为m=5t,在水平路面上行驶时,所受阻力恒为F=5.0×103N,试求: (1)汽车保持恒定功率启动时，
①汽车所能达到的最大速度vmax？
②当汽车加速度为2m/s2时，速度是多大？ ③当汽车速度是6m/s时加速度多大？
(2)若汽车以a=0.5m/s2的加速度由静止开始做匀加速运动，这一过程能维持多长时间？
观察
以额定功率P额启动
v
瞬时速度
V↑
牵引力
F↓
加速度
a ↓
F>f
a>0
F=f，a=0
V最大
结论：在额定功率下，当汽车牵引力等于摩檫力做匀速运动时，速度最快。
加速度a一定
速度v
v=at
牵引力不变
匀加速直线运动
达到最大速度vm
变加速直线运动
功率P
Pv F
a
保持P额继续加速
达到P额时
F>f
以恒定的牵引力F启动
2、当F=f时速度最大
1、先匀加速再变加速最后匀速
观察
什么是功
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，物理学中就说这个力对物体做了功。
功的概念：
F吹
F吹
F吹
F吹
“效能”:在力的距离上的累积