物理人教版(2019)必修第二册8.1功与功率（共46张ppt）
文档属性
| 名称 | 物理人教版(2019)必修第二册8.1功与功率（共46张ppt） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 8.2MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-05-07 07:13:41 | ||
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文档简介
(共46张PPT)
01
天体的密度
知识回顾
起重机竖直提升重物时，重物运动的方向与力的方向一致，则力对物体做的功为力的大小与重物移动距离的乘积。
F
l
W=Fl
知识回顾
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
做功的两个条件：
回顾初中时所学知识，功的定义和条件是什么？
（缺一不可）
功的定义：
新课导入
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？
新课导入
F
α
建立物理模型
F
α
F2
F1
01
分解力求功
l
F
α
F
α
WF1=F1·l
WF2=F2·0
位移方向上的力
02
分解位移求功
F
l
l1
l2
α
l1=lcosα
l2=lsinα
W1= Fl 1= Flcos α
W2= 0
W= Flcosα
力方向上发生的位移
01
天体的密度
03
功
1.公式：W = Flcosα
2.国际单位:
焦耳（简称：焦 ——符号：J）
功是标量，没有方向，但有正负。
功是能量转化的量度(过程量)。
位移方向上的力
力方向上发生的位移
力的大小
位移的大小
力和位移的夹角
3.标矢性：
4.物理意义：
只能计算恒力做功
03
功
过程量
状态量
描述物理量随时间变化的量，是在一段时间内积累或测量的，依赖于时间间隔
描述物理系统在某一特定时刻的状态的物理量，反映了物体在某个状态时具有的性质，与时间点相对应
位移、功、热等
位置、速度、动能等
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。
03
力与位移的夹角
l
F
l
F
l
F
怎样找力与位移的夹角
方法：将力、位移矢量的箭尾移到同一个作用点上。
（ α取0～180°）
试一试
l
F
光滑水平面
α
l
F
粗糙水平面
α
F大小相同，l相同,角度也相同，哪种情况下拉力F做的功多
一个力所做的功只由力和力的方向上发生的位移决定,跟物体是否还受到其它力作用,以及物体的运动情况均无关
试一试
如图表示物体在力F 的作用下水平发生了一段位移l，分别计算这三种情形下力F对物体做的功。设这三种情形下力 F 和位移 l的大小都是一样的：F ＝ 10 N，l ＝ 2 m。角α的大小如图所示。
01
天体的密度
01
正功和负功
01
正功和负功
α cosα W 物理意义
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
02
正负功的物理意义
正功的意义是：
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。
负功的意义是：
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.正负不表示方向，也不表示大小。
2.某力做多少负功，也可说成“物体克服该力做多少功”（取绝对值）
03
求合力的功
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，cos 37°＝ 0.8。
（1）画出运动情境示意图并分析受力情况
（2）求出各个力做的功。
（3）求出各个力做功的代数和。
（4）雪橇受到的合力是多少
（5）合力做的功是多少
（1）拉力在水平方向的分力为 Fx ＝ Fcos 37°
WF＝ Fx l ＝Fl cos 37°＝2 000J
阻力与运动方向相反:Wf ＝ f l cos180°＝－500J,
WN＝Wmg＝0
03
求合力的功
Fx
Fy
mg
Ff
FN
解
（3）F合= Fx－ f ＝ 300N
（2）力对物体所做总的代数和，
即W ＝WF+Wf + WN+Wmg＝1500J
（4）W合＝ F合 l ＝300N×5m＝1500J
03
求总功的方法
1.分别求出每个力所做的功，然后求出所有功的代数和。即：
2.先求出物体所受的合力，然后再求出合力的功，即：
确定研究对象——进行受力分析、运动分析——列方程求解
基本思路
课堂小结
一、功
1.公式：W = Flcosα
力的大小
位移的大小
力和位移的夹角
二、正功与负功
三、求总功的方法
1.分别求出每个力所做的功，
然后求出所有功的代数和：
2.先求出物体所受的合力，
然后再求出合力的功，即：
01
功率
做同样的功谁更快
如何描述做功的快慢呢？
01
天体的密度
01
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=1N m/S，技术上常用千瓦（kW）
1kW＝1000W=103W，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。(表示做功过程中能量转化的快慢)
比值定义
5.说明：功率是标量，计算功率时，一般不带正负号。
2.定义式：
(单位时间做功的多少)
02
平均功率 瞬时功率
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
02
平均功率 瞬时功率
1、平均功率：表示在一段时间内力对物体做功的平均快慢
公式
2.瞬时功率：表示在某一时刻力对物体做功的快慢
一般用以求平均功率
时可求瞬时功率
一般用以求瞬时功率
时可求平均功率
03
额定功率 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。
03
汽车功率
v
v一定：
F一定：
P一定：
当作用力方向与运动方向一致时，对 P=Fv 的讨论
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
试一试
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？
汽车在水平路面上匀速行驶时，受到的牵引力
由于P ＝ Fv，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
解
01
天体的密度
变力做功
W = Flcosα
变力做功的问题自然就成了我们学习的难点。我们有哪些方法可以解决变力做功的问题呢？
只能计算恒力做功
变力做功
2.平均值法:如果物体受到的力是随着位移均匀变化的，则可以利用公式 求变力做功，物体受到的大小 ，其中F1为物体初状态时受到的力，F2为物体末状态时受到的力．
1.分段法:力在全程是变力,但在每一个阶段是恒力,这样就可以先计算每个阶段做的功,再利用求和的方法计算整个过程中变力做的功。
平均值法
如图所示，放在水平地面上的木块与一劲度系数k＝200 N/m的轻质弹簧相连，现用手水平拉弹簧，拉力的作用点移动x1＝0.2 m，木块开始运动，继续拉弹簧，木块缓慢移动了x2＝0.4 m，求上述过程中拉力所做的功．
平均值法
用铁锤把小铁钉钉入木板，设木板对铁钉的阻力与铁钉进入木板的深度成正比．已知铁锤第一次使铁钉进入木板的深度为d，接着敲第二锤，如果铁锤第二次敲铁钉时对铁钉做的功与第一次相同，那么，第二次使铁钉进入木板的深度为( )
微元法
做曲线运动的物体，当力的大小不变,力的方向时刻与速度同向(或反向)时,把物体的运动过程分为很多小段,这样每一小段可以看成直线,先求力在每一小段上做的功,再求和即可。用微元累积法的关键是如何选择恰当的微元，如何对微元作恰当的物理和数学处理。
例如,滑动摩擦力、空气阻力
微元法
如图所示，某个力F＝10N作用在半径为R＝1m的转盘的边缘上，力F的大小保持不变，但方向保持与作用点的切线一致，则转动一周这个力F做的总功为（ ）
A．0 B．20πJ C．10J D．10πJ
W＝FL＝10×2πJ＝20πJ
微元法
如图所示，在西部的偏远山区，人们至今还通过“驴拉磨”的方式把小麦颗粒加工成粗面来食用。假设驴拉磨的平均拉力大小为300 N，驴做圆周运动的等效半径r=1.5m，则驴拉磨转动一周所做的功约为（ ）
A．0 B．300J C．1400J D．2800J
【参考答案】D
图象法
在F-x图像中，图线与x轴所围的“面积”的代数和表示F做的功．“面积”有正负，在x轴上方的“面积”为正，在x轴下方的“面积”为负．如图甲、乙所示，这与运动学中由v-t图像求位移的原理相同．
图象法
一个物体所受的力F随位移l变化的图像如图所示,
在这一过程中,力F对物体做的功为( )
A.3 J B.6 J C.7 J D.8 J
【参考答案】B
等效转换
如图，用恒力F通过跨过光滑定滑轮的轻绳，将静止于水平面上的物体从位置A拉到位置B，物体和滑轮的大小均忽略，定滑轮距水平面高为h，物体在位置A、B时，细绳与水平面的夹角分别为α和β，求绳的拉力F对物体做的功
【分析】功是能量转化的量度，轻绳不存储能量，恒力F做功通过绳子将能量转移到物体上，故此恒力F做功应该等于绳子对物体做的功。
h
A
B
F
等效转换
人在A点拉着绳通过一个光滑定滑轮以加速度a匀加速吊起质量为m的物体，如图所示，保持人手与滑轮间的竖直距离不变，大小为h,开始时绳与水平方向成 600 角，当人拉着绳由A点沿水平方向运动到B点时，绳与水平方向成300 角，求人对绳的拉力做了多少功？（不计摩擦）
h
机车启动
机车启动
F牵
F阻
F牵
FN
G
F阻
汽车的瞬时功率
汽车的牵引力
汽车的瞬时速度
汽车在行驶的过程中，发动机的最大功率等于额定功率。
P = F v
F牵-F阻=ma
加速度
01
天体的密度
01
额定功率启动
先做加速度逐渐减小的变加速直线运动，最终以速度 做匀速直线运动。
vm＝
F阻
P
v
t
0
vm
（1）瞬时加速度公式:
a =
m
F阻
P
v
（2）最大速度公式
vm＝
F阻
P
发动机做的功只能用W =Pt计算，不能用W =Fl计算（因为F为变力）
02
恒定加速度启动
先做匀加速直线运动，再做加速度逐渐减小的变加速直线运动，最终以速度 做匀速直线运动。
v
t
0
Vm＝
F阻
P额
vm
t1
v1
t1=
P额
(ma+F阻)a
P额=Fv1=(ma+F阻)v1
=(ma+F阻)at1
课堂小结
比值定义
1.定义式：
一、功率
公式
二、平均功率、瞬时功率
平均功率：一段时间
瞬时功率：某一时刻
二、变力做功
微元法
图象法
等效转换法
三、机车启动问题
恒定功率启动
恒定加速度启动
01
天体的密度
知识回顾
起重机竖直提升重物时，重物运动的方向与力的方向一致，则力对物体做的功为力的大小与重物移动距离的乘积。
F
l
W=Fl
知识回顾
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
做功的两个条件：
回顾初中时所学知识，功的定义和条件是什么？
（缺一不可）
功的定义：
新课导入
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？
新课导入
F
α
建立物理模型
F
α
F2
F1
01
分解力求功
l
F
α
F
α
WF1=F1·l
WF2=F2·0
位移方向上的力
02
分解位移求功
F
l
l1
l2
α
l1=lcosα
l2=lsinα
W1= Fl 1= Flcos α
W2= 0
W= Flcosα
力方向上发生的位移
01
天体的密度
03
功
1.公式：W = Flcosα
2.国际单位:
焦耳（简称：焦 ——符号：J）
功是标量，没有方向，但有正负。
功是能量转化的量度(过程量)。
位移方向上的力
力方向上发生的位移
力的大小
位移的大小
力和位移的夹角
3.标矢性：
4.物理意义：
只能计算恒力做功
03
功
过程量
状态量
描述物理量随时间变化的量，是在一段时间内积累或测量的，依赖于时间间隔
描述物理系统在某一特定时刻的状态的物理量，反映了物体在某个状态时具有的性质，与时间点相对应
位移、功、热等
位置、速度、动能等
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。
03
力与位移的夹角
l
F
l
F
l
F
怎样找力与位移的夹角
方法：将力、位移矢量的箭尾移到同一个作用点上。
（ α取0～180°）
试一试
l
F
光滑水平面
α
l
F
粗糙水平面
α
F大小相同，l相同,角度也相同，哪种情况下拉力F做的功多
一个力所做的功只由力和力的方向上发生的位移决定,跟物体是否还受到其它力作用,以及物体的运动情况均无关
试一试
如图表示物体在力F 的作用下水平发生了一段位移l，分别计算这三种情形下力F对物体做的功。设这三种情形下力 F 和位移 l的大小都是一样的：F ＝ 10 N，l ＝ 2 m。角α的大小如图所示。
01
天体的密度
01
正功和负功
01
正功和负功
α cosα W 物理意义
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
02
正负功的物理意义
正功的意义是：
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。
负功的意义是：
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.正负不表示方向，也不表示大小。
2.某力做多少负功，也可说成“物体克服该力做多少功”（取绝对值）
03
求合力的功
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，cos 37°＝ 0.8。
（1）画出运动情境示意图并分析受力情况
（2）求出各个力做的功。
（3）求出各个力做功的代数和。
（4）雪橇受到的合力是多少
（5）合力做的功是多少
（1）拉力在水平方向的分力为 Fx ＝ Fcos 37°
WF＝ Fx l ＝Fl cos 37°＝2 000J
阻力与运动方向相反:Wf ＝ f l cos180°＝－500J,
WN＝Wmg＝0
03
求合力的功
Fx
Fy
mg
Ff
FN
解
（3）F合= Fx－ f ＝ 300N
（2）力对物体所做总的代数和，
即W ＝WF+Wf + WN+Wmg＝1500J
（4）W合＝ F合 l ＝300N×5m＝1500J
03
求总功的方法
1.分别求出每个力所做的功，然后求出所有功的代数和。即：
2.先求出物体所受的合力，然后再求出合力的功，即：
确定研究对象——进行受力分析、运动分析——列方程求解
基本思路
课堂小结
一、功
1.公式：W = Flcosα
力的大小
位移的大小
力和位移的夹角
二、正功与负功
三、求总功的方法
1.分别求出每个力所做的功，
然后求出所有功的代数和：
2.先求出物体所受的合力，
然后再求出合力的功，即：
01
功率
做同样的功谁更快
如何描述做功的快慢呢？
01
天体的密度
01
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=1N m/S，技术上常用千瓦（kW）
1kW＝1000W=103W，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。(表示做功过程中能量转化的快慢)
比值定义
5.说明：功率是标量，计算功率时，一般不带正负号。
2.定义式：
(单位时间做功的多少)
02
平均功率 瞬时功率
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
02
平均功率 瞬时功率
1、平均功率：表示在一段时间内力对物体做功的平均快慢
公式
2.瞬时功率：表示在某一时刻力对物体做功的快慢
一般用以求平均功率
时可求瞬时功率
一般用以求瞬时功率
时可求平均功率
03
额定功率 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。
03
汽车功率
v
v一定：
F一定：
P一定：
当作用力方向与运动方向一致时，对 P=Fv 的讨论
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
试一试
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？
汽车在水平路面上匀速行驶时，受到的牵引力
由于P ＝ Fv，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
解
01
天体的密度
变力做功
W = Flcosα
变力做功的问题自然就成了我们学习的难点。我们有哪些方法可以解决变力做功的问题呢？
只能计算恒力做功
变力做功
2.平均值法:如果物体受到的力是随着位移均匀变化的，则可以利用公式 求变力做功，物体受到的大小 ，其中F1为物体初状态时受到的力，F2为物体末状态时受到的力．
1.分段法:力在全程是变力,但在每一个阶段是恒力,这样就可以先计算每个阶段做的功,再利用求和的方法计算整个过程中变力做的功。
平均值法
如图所示，放在水平地面上的木块与一劲度系数k＝200 N/m的轻质弹簧相连，现用手水平拉弹簧，拉力的作用点移动x1＝0.2 m，木块开始运动，继续拉弹簧，木块缓慢移动了x2＝0.4 m，求上述过程中拉力所做的功．
平均值法
用铁锤把小铁钉钉入木板，设木板对铁钉的阻力与铁钉进入木板的深度成正比．已知铁锤第一次使铁钉进入木板的深度为d，接着敲第二锤，如果铁锤第二次敲铁钉时对铁钉做的功与第一次相同，那么，第二次使铁钉进入木板的深度为( )
微元法
做曲线运动的物体，当力的大小不变,力的方向时刻与速度同向(或反向)时,把物体的运动过程分为很多小段,这样每一小段可以看成直线,先求力在每一小段上做的功,再求和即可。用微元累积法的关键是如何选择恰当的微元，如何对微元作恰当的物理和数学处理。
例如,滑动摩擦力、空气阻力
微元法
如图所示，某个力F＝10N作用在半径为R＝1m的转盘的边缘上，力F的大小保持不变，但方向保持与作用点的切线一致，则转动一周这个力F做的总功为（ ）
A．0 B．20πJ C．10J D．10πJ
W＝FL＝10×2πJ＝20πJ
微元法
如图所示，在西部的偏远山区，人们至今还通过“驴拉磨”的方式把小麦颗粒加工成粗面来食用。假设驴拉磨的平均拉力大小为300 N，驴做圆周运动的等效半径r=1.5m，则驴拉磨转动一周所做的功约为（ ）
A．0 B．300J C．1400J D．2800J
【参考答案】D
图象法
在F-x图像中，图线与x轴所围的“面积”的代数和表示F做的功．“面积”有正负，在x轴上方的“面积”为正，在x轴下方的“面积”为负．如图甲、乙所示，这与运动学中由v-t图像求位移的原理相同．
图象法
一个物体所受的力F随位移l变化的图像如图所示,
在这一过程中,力F对物体做的功为( )
A.3 J B.6 J C.7 J D.8 J
【参考答案】B
等效转换
如图，用恒力F通过跨过光滑定滑轮的轻绳，将静止于水平面上的物体从位置A拉到位置B，物体和滑轮的大小均忽略，定滑轮距水平面高为h，物体在位置A、B时，细绳与水平面的夹角分别为α和β，求绳的拉力F对物体做的功
【分析】功是能量转化的量度，轻绳不存储能量，恒力F做功通过绳子将能量转移到物体上，故此恒力F做功应该等于绳子对物体做的功。
h
A
B
F
等效转换
人在A点拉着绳通过一个光滑定滑轮以加速度a匀加速吊起质量为m的物体，如图所示，保持人手与滑轮间的竖直距离不变，大小为h,开始时绳与水平方向成 600 角，当人拉着绳由A点沿水平方向运动到B点时，绳与水平方向成300 角，求人对绳的拉力做了多少功？（不计摩擦）
h
机车启动
机车启动
F牵
F阻
F牵
FN
G
F阻
汽车的瞬时功率
汽车的牵引力
汽车的瞬时速度
汽车在行驶的过程中，发动机的最大功率等于额定功率。
P = F v
F牵-F阻=ma
加速度
01
天体的密度
01
额定功率启动
先做加速度逐渐减小的变加速直线运动，最终以速度 做匀速直线运动。
vm＝
F阻
P
v
t
0
vm
（1）瞬时加速度公式:
a =
m
F阻
P
v
（2）最大速度公式
vm＝
F阻
P
发动机做的功只能用W =Pt计算，不能用W =Fl计算（因为F为变力）
02
恒定加速度启动
先做匀加速直线运动，再做加速度逐渐减小的变加速直线运动，最终以速度 做匀速直线运动。
v
t
0
Vm＝
F阻
P额
vm
t1
v1
t1=
P额
(ma+F阻)a
P额=Fv1=(ma+F阻)v1
=(ma+F阻)at1
课堂小结
比值定义
1.定义式：
一、功率
公式
二、平均功率、瞬时功率
平均功率：一段时间
瞬时功率：某一时刻
二、变力做功
微元法
图象法
等效转换法
三、机车启动问题
恒定功率启动
恒定加速度启动