8.1 功与功率（教学课件）-高中物理人教版（2019）必修第二册(共20张PPT)

(共20张PPT)
第八章 万有引力与宇宙航行
第3节 万有引力理论的成就
问题与目标
1.通过力的作用效果，理解合力做功与分力做功的关系，进而掌握在一般情况下功的计算公式。
2.通过功的公式确定做功的正负，根据力的作用效果理解做功正负的物理意义。
3.通过生活实际理解功率的概念，根据功率的物理意义理解瞬时功率和平均功率。
4.通过功率与速度的关系，掌握生活实际中的机车启动问题。增强自己将物理知识应用于生产生活实际的意识，勇于探究与日常生活有关的物理问题。
1.功：物体在力的作用下且在力的方向上通过了一段位移，力就对物体做了功。
2.功的两个要素：作用在物体上的力及物体在力的方向上通过的位移。
3.功的公式：W=Fs。
回顾初中所学功的定义、做功的两要素及功的计算公式。
思考：当力的方向与位移方向既不相同又不垂直时，力对物体做的功该如何计算。
（一）功
思考1：当力的方向与位移方向既不相同又不垂直时，如何求力F对物体做的功。
当力的方向与位移方向不平行也不垂直时，该力作用在物体上会产生哪些效果。
能否借助求解分力的功来求解合力的功呢？
把F沿两个方向分解，可分为跟位移方向一致的分力F1；和跟位移方向垂直的分力F2，则：F1=Fcos α，F2=Fcos α
分力F1:对物体所做的功为W1=Fxcos α
分力F2对物体所做的功为W2=0
力F做的功与它的两个分力做的功等效，所以力的方向与位移方向既不相同又不垂直时，力F对物体做的功为W=Fxcos α。
总结：力对物体所做的功，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。
用公式表示：W=Flcos α
思考：求解力对物体所做的功时要注意什么
注意力与位移的夹角是指力的方向与位移方向的夹角。
（二）功的正负
结合公式W=Flcos α，完成下列表格。
总结：
1.功是标量，功的大小比较时，只比较数值大小即可，如——8J的功比5J的功大。
2.正功表示力对物体的运动有促进作用，即动力做功；负功力对物体的运动有阻碍作用，即阻力做功。一个力对物体做负功，也可说成物体克服这个力做功。例如，一个力对物体做功-30J，也可说物体克服该力做功30J。
例题1 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。求各力对雪橇所做的总功。
根据恒力做功的公式W=Flcos α，即可求得拉力F对物体所做的功。根据公式Wf=-fl即可求得阻力对物体做的功。合力F对物体所做的总功等于所有力对物体做功的代数和。
解：拉力做功为：
W1=Flcos α=500×5×0.8J=2000J
阻力做功为：
W2=-fl =-100×5J=-500J
故各力对物体所做的总功为：
W=W1+W2=(2000-500)J=1500J
力对雪橇所做的总功是1500J
当一个物体在几个力的共同作用下发生一段位移时，这几个力对物体所做的总功，是各个力分别对物体所做功的代数和
合力做功的求法：
方法一：先求合力F合，再用W合=F合lcos α求功。
方法二：先求各个力做的功W1、W2、W3……再应用W合= W1+W2+W3+……求合力做的功。
如图所示，物体在力F=2N作用下在水平面上发生一段位移x=1m，分别找出这四种情况下，力F所做的功。
W1= ；W2= ；W3= ； W4= 。
（三）功率
有三台起重机，第一台用了1min把1t货物提到2m的高度，第二台用了1分钟把1吨货物提到4m的高度，第三台用了0.5min把1t货物提到4m的高度。这三台机器各做了多少功？那台起重机做功快？我们该如何描述物体做功的快慢呢？
1.功率是描述力对物体做功快慢的物理量。
2.功W与完成这些功所用时间t之比叫作功率。
3.定义式：
4.功率的单位是瓦特，用字母W表示，1W=1J/s。
例题2 发动机的额定功率是汽车长时间行驶时所能输出的最大功率。某型号汽车发动机的额定功率为60kW，在水平路面上行驶时受到的阻力是1800N，求发动机在额定功率下汽车匀速行驶的速度。假定汽车行驶速度为54km/h时受到的阻力不变，此时发动机输出的实际功率是多少
机车功率是指牵引力功率，当汽车匀速行驶时，牵引力与阻力相等。
解：汽车受力分别如图所示。
由题意知，当汽车匀速行驶时，牵引力F=f=1800N，所以汽车以额定功率行驶时的速度为 。当汽车以速度 行驶时，汽车的实际功率为
汽车以额定功率下匀速行驶时的速度为120km/h。汽车以54km/h的速度行驶时，发动机输出的实际功率为27 kW。
课堂小练
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B
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THANKS