8.1功与功率 课件-2022-2023学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册(共34张PPT)

(共34张PPT)
第八章 机械能及其守恒定律
第一节 功与功率
功的概念：一个物体受到力的作用，如果在力的方向上发生一段位移，力就对物体做了功。
做功的两个要素
一是作用在物体上的力；
二是物体在力的方向上发生位移.
F
L
如图，滑块在力F的作用下前进了 l ，F对滑块做了多少功？
l
F
F
（1）如果力的方向与物体的运动方向一致
F表示力的大小， l 表示位移的大小，W表示力对物体所做的功
功的大小
W=F l
如果力的方向与运动方向垂直
如图，小球在水平桌面上滚动时，支持力和重力对物体做功吗？
当力的方向跟位移方向垂直
时，物体在力的方向上没有发生
位移，力对物体不做功，或者说
，做功为零。
即 W ＝ 0
F
α
F
α
l
当力的方向与位移方向成一角度α时
F
W = W1 + W2
W1= F1l = F COSαl
W2 = 0
= F l COSα
分析：
根据力的等效性原理,可以把计算F做功的问题转化为分别求F1和F2做功的问题
∵
∴
α
F2
F1
F、 l 是大小，α是F、 l 正向间的夹角
当力的方向与位移方向成一角度α时
思考
若将位移l分解,结果如何
F
l
l1
l2
α
90。
l1=l cosα
l2=l sinα
W1= Fl 1= F lcos α
W2= 0
W= F lcos α
2、公式： W= F lcos α
3、功是标量。但功有正负
4、功的单位：
在国际单位制中，功的单位是焦耳，符号是J
1J ＝ １Ｎ× １m= 1N · m
1、功的定义：力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小、力与位移夹角余弦这三者的乘积
一、功
4、适用范围
5、功是过程量
W=Flcos 仅适用于求恒力做功
说明:F、 只指大小，一定是正数。
是F、 正向间的夹角
一定要指明是哪个力对物体做的功.
分别计算这三种情形下力对物体做的功。设这三种情形下力和位移的大小都相同：F＝10N，l＝2m。角θ的大小如图所示。
v
θ
F
θ=150°
F
v
θ
θ=30°
F
v
θ
θ=30°
练习：P78 1
图丙:W=F l cos30°
=17.3J
1.解:图甲:
W=F l cos(180°-θ)
=F l cos(180°-150°)
=F l cos30°
=10×2× =17.3J
图乙:W=F l cos(180°-θ)
=F l cos150°
=－ 1 7.3J
v
θ
F
θ=150°
F
v
θ
θ=30°
F
v
θ
θ=30°
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
表示力F对物体不做功
表示力F做正功，动力
表示力F做负功，阻力
思考：矢量的正、负表示的是方向。
功是标量，它的正、负表示什么意思呢？
正功的意义是：表明此力的效果是促进物体的运动，是动力对物体做功。
负功的意义是：表明此力的效果是阻碍了物体运动，是阻力对物体做功。
二、正功与负功
功是标量，功的正负只是表示做功的效果不同。
一个力对物体做负功，也可说成：
物体克服这个力做了功（取绝对值）
例. 比较－8J的功与5J的功谁大？
如：摩擦力对某物体做了-20J的功，
也可说物体克服摩擦力做了20J的功。
思考:
摩擦力一定对物体做负功吗
不是!可能做正功
θ
F
f
v
FN
G
课堂练习
1、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，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
解： m＝150kg， α=37°，F=500N
θ
F
f
v
FN
G
l =5m，f＝100N
(1)由功的公式 W = F l cosα有 ：
WF = F l cosα= F l cos37° =2000J
Wf= fl cos180°= - fl = -500J
WG = WN=0
(2)W合= WF + Wf + WG + WN
= F l cos37° - fl
=2000-500=1500J
(3)、(4)略
结论：
几个力对一个物体做功的代数和，等于这几个力的合力对这个物体所做的功。
法一:先求每个力做的功，再求代数和
法二：先求合力，再求总功
三、总功的求法：
W总=W1+W2+W3+······
注意：需要把各个功的正负号代入运算。
W总=F合lcosθ
小结
一、功的定义：力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小、力与位移夹角余弦这三者的乘积
W = F l cosα(恒力) = ±F l ∥
功一定要指明是哪个力对物体做的功
二、 正功负功及物理意义 (动力做正功、阻力做负功）
三、总功等于各个力对物体所做功的代数和，也就是合力对物体所做的功。
W总=W1+W2+W3+… W总=F合lcosα
问题：列车在机车牵引力的作用下什么形式的能在能增加？
问题：木头在起重机的拉力作用下什么形式的能增加？
问题：握力器在手的压力作用下什么形式的能增加？
功和能是两个密切联系的物理量.
在认识能量的历史过程中，人们建立了功的概念，因而功和能是两个密切联系的物理量，即如果物体在力的作用下能量发生了变化，这个力一定对物体做了功。
小结
一、功的定义：力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小、力与位移夹角余弦这三者的乘积
W = F l cosα(恒力) = ±F l ∥
功一定要指明是哪个力对物体做的功
二、 正功负功及物理意义 (动力做正功、阻力做负功）
三、总功等于各个力对物体所做功的代数和，也就是合力对物体所做的功。
W总=W1+W2+W3+… W总=F合lcosα
四、功的实质：功是能量转化的量度。即做了多少功就有多少能量发生了转化．
4.一个重量为10N的物体，在15N的水平拉力的作用下，一次在光滑水平面上移动0.5m，另一次在粗糙水平面上移动相同距离，粗糙面与物体间的动摩擦因数为0.2。在这两种情况下，拉力所做的功各是多少？拉力所做的功是否相同？各个力对物体所做的总功是否相同？
解: G=10N F=15N l=0.5m μ=0.2
由功的公式 WF=Flcosα= 15×0.5×cos00
得 WF= 7 . 5J
可知,在这两种情况下，物体所受拉力相同，移动的距离相同，所以拉力所做的功也相同，为7 . 5J。拉力做的功与是否有其他力作用在物体上没有关系，与物体的运动状态也没有关系。
4.一个重量为10N的物体，在15N的水平拉力的作用下，一次在光滑水平面上移动0.5m，另一次在粗糙水平面上移动相同距离，粗糙面与物体间的动摩擦因数为0.2。在这两种情况下，拉力所做的功各是多少？拉力所做的功是否相同？各个力对物体所做的总功是否相同？
解: WF= 7 . 5J 拉力所做的功相同，为7 . 5J。
F阻=μF N=μG=0.2×10N=2N
WF阻= F阻lcos1800=2×0.5×（-1）J= -1J
光滑水平面上，各个力对物体做的总功为
W1总= WF = 7 . 5J
粗糙水平面上，各个力对物体做的总功为
W2总= WF ＋ WF阻= 7.5 －1=6 . 5（J）
如何描述物体做功的快慢
——功 率
两种耕地的做功情况有何不同？
第三节 功 率
（1）功率是表示物体做功快慢的物理量。
( 2 ) 公式：
比值法定义
（3）功率也是标量
（4）功率的单位
瓦特（W）
＜一＞功率：
<二>功率与速度的关系：
1、用F表示沿位移方向的力，
则W=Fs，
又：P =
∴P=
又∵ v=
∴P=Fv ·········(1)
结论：功率等于力和物体运动速率的乘积。
F
F
t
s
注： P=Fv ·········(1)
(1)式中F指的是v方向上的力。
若F与v互成角度α ，
(2)公式给出P、F、v三者相互制约的关系。
P=Fvcosα (α为F、v夹角)
则有： PF=PF/=F/V,
而 F/ =Fcos α
则，公式变为:
<三>平均功率和瞬时功率 ：
1、平均功率：
注：平均功率：对应一段时间或一个过程；
瞬时功率：对应一个时刻或一个位置。
2、瞬时功率：
表示在一段时间内力对物体做功的平均快慢.
计算：
表示在某一时刻力对物体做功的快慢.
计算：
<四>额定功率和实际功率
1、额定功率：是指机器长时间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．
3、机器不一定在额定功率下工作，机器正常工作时实际功率总是小于或等于额定功率，机器只能在短暂时间内实际功率略大于额定功率，但不允许长时间超过额定功率．
小结：
1、功率概念(与功区别联系)
(2)计算式： P=Fv
P=Fvcosα
(1)定义式：P=
(3)单位：瓦特(W)
2、平均功率和瞬时功率：
(2)瞬时功率
P=Fv
(1)平均功率：
P=
P=F
P实≤P额
3、额定功率P额和实际功率P实