人教版(2019)新教材高中物理必修2 8.1 功与功率课件(共23张PPT)

(共23张PPT)
功与功率
功
温故知新
水平推力推箱子
在水平方向移动
起重机竖直
向上提升重物
功
2.功的表达式：W ＝ F l
力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大
小两者的乘积。
1.功的概念：如果一个物体受到力的作用，并且在力
的方向上发生了一段位移，我们就说这
个力对物体做了功。
3.功的单位：在国际单位制中，功的单位是焦耳(joule)，简
称焦，符号是 J 。1 J ＝ 1 N×1 m ＝ 1 N·m
温故知新
力对物体是否做功,决定于两个因素：
有力作用在物体上；物体在力的方向上发生位移。
温故知新
功
甲
乙
力与位移方向相同时：W ＝ F l ；
力与位移方向垂直时，力不做功。
功的表达式
当力的方向与位移方向有一个角度，这时应当怎样计算功呢？
解决 F 做功的问题时，可以把 F 分解为两个分力：与位移方向一致的 F1 ，与位移方向垂直的 F2 ，再分别计算 F1 和 F2 做功：
F2 与位移 l 方向垂直 F2 不做功
F1 和位移 l 方向一致
功的表达式
所以
力 F 对物体做的功
力的大小
位移的大小
当力的方向与物体位移的方向成某一夹角 α 时，功的表达式为：
1.力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小、力与位移的夹角的余弦这三者的乘积。
2.W = Flcos α 仅适用于恒力做功，它是一个过程量，描述
的是力在物体沿力的方向发生位移的过程中的积累效应。
力与位移的方向的夹角：
功的表达式
α1 是锐角，W > 0
α2
α2 是钝角，W < 0
F1
F2
正功与负功
正功说明此力为动力
负功说明此力为阻力
F1
F2
甲
乙
该力 F 对运动起促进作用
该力 F 对运动起阻碍作用
问题探究
在光滑水平面上，物体受两个互相垂直的大小分别 F1 = 3 N 和 F2 = 4 N 的恒力，从静止开始运动，位移 l = 10 m，求每个力做的功和合力做的功。
F1
F2
F
α
根据力的合成
由
l
α 指什么？
W总=W1+W2+W3+
1.合力的功（即总功）就等于各力做功的代数和
W总=F合 l cos α
2.用“平行四边形定则”先求合力，再求合力做的功
合力的功
典型例题
一个质量为 150 kg 的雪橇，受到与水平方向成 37° 角斜向上的拉力，大小为 500 N，在水平地面上移动的距离为 5 m。地面对雪橇的阻力为 100 N，cos 37° =0.8。求各力对雪橇做的总功。
37°
FN
Ff
G
解
分析：将拉力 F 分解到水平方向和竖直方向的两个分力，F1、FN、G 都与运动方向垂直，不做功。总功就是水平分力F2 和阻力 Ff 所做功代数和。
F1
F2
阻力与运动方向相反，两者夹角180° ，它所做的功
总功为二者代数和：
拉力在水平方向的分力 它所做的功
要开挖一条隧道，我们可以采用什么办法挖通呢？
这两种挖通隧道方法做的功一样多吗？
它们挖通隧道所用时间一样吗？
在物理学中，做功的快慢用功率表示。
2.公式：
1.定义：从开始计时到时刻 t 这段时间内，力做的功为 W ，则
功 W 与完成这些功所用时间 t 之比叫做功率(power)。
用 P 表示功率。
标量 单位：瓦特 简称：瓦 符号：W
1 W = 1 J/s 常用单位：1 kW = 1 000 W
3.额定功率：机械长时间工作时所能输出的最大功率。
实际功率：机械实际工作时输出的功率。要求小于或者等于
额定功率。
功率
问题探究
在光滑水平地面上，静止一个质量 m = 1 kg 物体，在水平推力 F = 4 N 作用下开始运动，推力作用时间维持 t = 2 s ，求最后 t = 1 s 内推力的功率。
问题探究
即：求 t = 2 s 末推力的功率。
2
1
求最后 → 0 s 时推力的功率。
求最后 = 0.5 s 内推力的功率。
求最后 = 0.2 s 内推力的功率。
求最后 = 0.1 s 内推力的功率。
推力的平均功率
推力的瞬时功率
0
v / m / s
8
t / s
4
瞬时功率
P＝F v
发动机的输出功率
发动机的牵引力
瞬时速度
1.若 P 一定，则 F 与 v 成反比。
为增大 F ，要减小 v 。
为增大 F ，要增大功率 P 。
2.若 v 一定，则 P 与 F 成正比。
功率
瞬时功率
若 F 与 v 方向相同
v 瞬时速度
平均功率
平均速度
功率
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 60 kW ，在水平路面上行驶时受到的阻力是1 800 N，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 54 km/h 时受到的阻力不变，此时发动机输出的实际功率是多少？
解
汽车在水平路面上匀速行驶时，受到的牵引力
由于 P＝F v ，所以额定功率下的速度
当汽车以速度 v = 54 km/h = 15 m/s 行驶时，有
典型例题
课堂总结
功
定义
正、负
计算
两个因素
表达式：
判断、意义
合力的功
功率
平均功率
定义：
瞬时功率
如图所示，质量为 20 kg 的小孩坐在雪橇上，现用一个与水平方向成 α=37°、大小为 60 N 的力 F 拉着雪橇，沿水平地面从静止开始向右运动，以 a = 0.5 m/s2 的加速度做匀加速直线运动。已知雪橇的质量为 20 kg，cos 37°= 0.8 。求:（1）2 s 内雪橇上各力做的功以及合力做的功。
（2）2 s 内拉力 F 做功的平均功率。
随堂练习
解
（1）2 s 内雪橇的位移：
重力做功为零,支持力做功为零
拉力 F 做功
雪橇所受合力为
合外力对物体做的功
摩擦力做的功
（2）
课后作业
3.一位质量为 60 kg 的滑雪运动员从高为 10 m 的斜坡自由下滑。如果运动员在下滑过程中受到的阻力为 50 N ，斜坡的倾角为 30° ，运动员滑至坡底的过程中，所受的几个力做的功各是多少？这些力做的总功是多少？
7.质量为 m 的汽车在平直公路上行驶，阻力 F 保持不变。当它以速度 v 、加速度 a 加速前进时，发动机的实际功率正好等于额定功率，从此时开始，发动机始终在额定功率下工作。
（1）汽车的加速度和速度将如何变化？说出理由。
（2）如果公路足够长，汽车最后的速度是多大？
当力的方向与位移方向有一个角度，求该力做功时，是不是也可以考虑分解位移 l 的办法呢？
思考题
l1
l2