8.1 功与功率 第1课时 课件 2023-2024学年高一物理人教版(2019)必修第二册(共30张PPT)

(共30张PPT)
宣讲人：某某某 时间：20XX.XX
第1节 功和功率 第1课时
第八章 机械能守恒定律
学习目标
1.理解功的概念，推导功的定义式并会运用功的定义式计算功。
2.理解正负功的含义，并会解释生活实例。
3.能通过探究功来探究生活实例。
4.根据功率的定义式推导P=Fv，并能用于分析、计算和解释现象。
宣讲人：某某某 时间：20XX.XX
目录
02
01
功
功率
功的定义
功的正负
总功的计算
功率的定义
平均功率与瞬时功率
额定功率与实际功率
F
x
F
x
在初中时，我们学过，当力的方向与物体运动的方向一致的时候，我们就说力对物体做了功，我们怎样计算力对物体做的功呢？
W=Fl
知识点一：功
1.功的定义
（1）定义：如果一个物体受到力的作用，并且在这个力的方向上通过一段位移 ，我们就说这个力对物体做了功。
F
l
F
①作用在物体上的力
②物体在力的方向上通过的位移
（2）做功的两个条件
①当力F和位移 l 同向时：
F
l
F
②当力F和位移 l 垂直时：
W=F·0
W=F l
F
l
F
（2）功的计算公式：
更普遍的情形是物体运动的方向与力的方向不一致，例如马拉雪橇时拉力方向和雪橇运动方向间有一个角度。这时应当怎样计算功呢？
F
α
l
F
F
α
F
α
F
α
F2
F1
③当力F和位移 l 成α时：
WF1=F1·l
WF2=F2·0
方法一
F
l
l1
l2
α
l1=lcosα
l2=lsinα
W1= Fl 1= Flcos α
W2= 0
在力方向发生的位移
W= F lcosα
方法二
W = F lcosα
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。
（4）国际单位:
焦耳（简称：焦 ——符号：J）
１Ｊ＝１Ｎ×１m=1N·m
功的计算公式：
① 功是过程量，对应一段时间或位移是力对空间的积累效果；故计算功时一定要指明是哪个力在哪个过程对物体做的功。
（5）说明
②公式W = Fl cosα只适用于计算恒力的功，l是物体的位移，不是路程。
Ｆ
m
M
l
α cosα W 物理意义
α=π/2
0≤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对物体做正功
表示力F对物体做负功
根据公式： 完成下表：
W = F l cosα
（1）力对物体做正功和负功的条件
2.正功与负功
（2）正负功的物理意义
正功的意义：力对物体做正功，表明此力的效果是促进物体的运动，是动力。
负功的意义：力对物体做负功，表明此力的效果是阻碍了物体运动，是阻力。
①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。
②功是标量：只有大小，没有方向。（功的正负既不代表大小也不代表方向，功的正负只表示力对物体做功的效果，正功表示力为动力，负功表示力为阻力）
说明：
（3）正负功的判断方法
法一：力与位移夹角分析
0≤α<
正功
α＝
不做功
<α≤π
负功
法二：力与速度夹角分析
0≤α<
α＝
<α≤π
正功
不做功
负功
V0
G
V
太
F引
V
V
G
α
α
我们学习了一个力对物体所做的功的求解方法，而物体所受的力往往不止一个，那么如何求解这几个力对物体所做的功呢？
F
F阻
FN
370
G
v0
3.总功的计算
解法一：先根据力学知识求出合外力F合，再由功的定义式来计算。
解法二：先分别求出各个力所做的功，再对各个力做的功求代数和。
W合 = F合l cosα
W合= W1+W2+ ······
（F合为恒力）
（α为合力与位移夹角）
例：一个质量为150kg的雪橇，受到与水平方向成θ＝37°角斜向上方的拉力，大小为500N，在水平地面上向左移动的距离为5m。地面对雪橇的阻力为100N，（cos37 =0.8 ）求各力对雪橇做的总功。
分析：
（1）确定研究对象，构建模型：
（2）对雪橇进行运动分析和受力分析：
②竖直向下的重力G；
③地面对雪橇向上的支持力FN；
④水平向右的摩擦力f；
G
FN
f
v0
F
θ（
⑤与水平方向成θ＝37°角斜向上方的拉力F。
①雪橇向左边运动；
（3）根据力与运动方向的关系，判断各个力做功情况。
①重力与支持力与运动方向垂直，垂直无功；
②摩擦力与运动方向相反，阻力，做负功；
③拉力与运动方向夹角为37 小于90度，动力，做正功。
拉力F对雪橇所做的功为：W1= Flcos37°=2000J
摩擦力F阻对雪橇所做的功为：W2= F阻 lcos180°= -500J
所以各力做功的代数和为：W=W1+W2+W3+W4=1500J
重力和支持力对雪橇不做功，W3 , W4 均为0
解法一：
W合= W1+W2+ ······
雪橇所受的合力
F合＝Fcos37°- F阻＝300N
合力对雪橇所做的功为
W= F合lcos0°=1500J
解法二：
W合 = F合l cosα
做同样的功
谁更快
知识点二：功率
（3）单位：在国际单位制中，功率的单位是瓦特，简称瓦，符号是W。 1W＝1J/s，技术上常用千瓦（kW），1kW＝1000W，1马力=735W
（1）定义：力对物体做的功W，跟完成这些功所用时间t的比值叫功率。
（4）物理意义：反映力对物体做功的快慢。
比值定义法
（5）说明：功率是标量，计算功率时，一般不带正负号。
（2）定义式：
1.功率的定义
W＝Flcosα
P＝
t
W
P＝Fvcosα
P＝
t
Flcosα
v
F
α
v1
v2
F
α
v
F2
F1
P＝vFcosα
P＝Fvcosα
v＝
t
l
2.平均功率与瞬时功率
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：描述在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
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
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
当F 和 v 方向相同时，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？
反比
正比
正比
3.额定功率和实际功率
（1）额定功率：是指机器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。
说明：①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。
②在日常生活中，我们经常说某台机器的功率，或某物体做功的功率，实际上是指某个力对物体做功的功率。例如：汽车的功率就是汽车牵引力的功率，起重机吊起货物的功率就是钢绳拉力的功率。
1.做功的条件
作用在物体上的力
物体在力的方向上移动的位移
2.功的计算：
W = F l cosα
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 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。
2.定义式：
1.物理意义：表示做功快慢的物理量
3.计算式：P = F v cosα
一般用于求平均功率
4.单位：国际单位—— 瓦特 （W）
一般用于求瞬时功率
功
率
功
功和功率
1.于功的概念，下列说法正确的是(　　)
A．物体受力越大，位移越大，力对物体做功越多
B．合力做的功等于各分力做功的矢量和
C．摩擦力可以对物体做正功
D．功有正负，但正负不表示方向，而表示大小
C
2.质量为m的物体，静止在倾角为θ斜面上，斜面沿水平方向向右匀速移动了距离L，如图所示。已知斜面运动过程中物体相对斜面始终静止，重力加速度为g，则下列说法正确的是（　　）
A．合力对物体做功为零
B．重力对物体做功为mgLtan θ
C．物体克服摩擦力做功为mgLsinθ
D．支持力对物体做功mgLsin θ
A
3.关于某力做功的功率，下列说法正确的是（　　）
A．该力越大，其功率就越大
B．该力在单位时间内做的功越多，其功率就越大
C．功率越大，说明该力做的功越多
D．功率越小，说明该力做功的时间越少
B
4.质量为m=10kg的物体，自高为h=5m，倾角为37°的光滑斜面顶端由静止滑下，经历时间到达斜面底端，若到达斜面底端时的速度为v=10m/s，则物体在斜面底端时，重力的功率是（　　）（g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）
A．1000W B．600W C．800W D．750W
B