8.1功与功率 课件(共44张PPT)高一物理同步高效课堂（人教版2019必修第二册）
文档属性
| 名称 | 8.1功与功率 课件(共44张PPT)高一物理同步高效课堂（人教版2019必修第二册） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 11.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2025-02-13 14:09:19 | ||
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文档简介
(共44张PPT)
8.1 功与功率
、、
第八章 机械能守恒定律
人教版（2019）
01
02
正功与负功
功
目录
03
功率
04
机车启动两类问题
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。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？
思考与讨论
1.足球运动员把足球踢出去后的过程,足球运动了一段距离,踢出后运动员对足球是否做功
2.举重运动员举着杠铃不动的过程中，运动员对杠铃做功吗？
思考与讨论
第一部分 功
1.概念：如果一个力作用在物体上，并且物体在力的方向上通过一段位移，物理学中就说这个力对物体做了功。
2.力对物体做功的条件：
（1）有力作用在物体上
（2）物体在力的方向上发生位移
一、功的概念及做功条件
如图所示：力F对物体做功是多少？
二、功的表达式推导
WF1=F1·l
WF2=F2·0
第一种推导方式：
F
α
F2
F1
第二种推导方式：
F
l
l1
l2
α
l1=lcosα
l2=lsinα
W2= 0
W= F lcosα
W1= Fl 1= Flcos α
二、功的表达式推导
1.公式：W=Fl cosα
力对物体做的功，等于力的大小、位移的大小、力于位移夹角的余弦这三者的乘积。
2.对公式的理解：
①力F：为恒力；
②位移l：为对地位移；
③夹角α：为力与位移的夹角，0-180°范围变化。
三、功的计算
3.功的单位：焦耳 符号：J
1J=1N×1m=1N·m；1N的力使物体产生1m的位移，做功为1J。
4.功是过程量：对应一段时间或位移是力对空间的积累效果；
计算功时一定要指明是哪个力在哪个过程对物体做的功。
三、功的计算
5.力与位移的夹角
α
F
S
甲
答案：α
α
F
S
乙
答案：π- α
α
F
S
丙
答案： α
α
F
S
丁
答案： π- α
寻找“夹角α”方法：将力、位移矢量的箭尾移到同一个作用点上，可以将力的方向向位移方向旋转，当力的方向与位移方向相同时，力的方向所转过的较小的角度就是力与位移方向的夹角。
三、功的计算
第二部分 正功与负功
α cosα W的数值 功的正负
G
FN
α
v
α
F
v
v
F
α
W=0
W>0
W<0
cosα=0
cosα>0
cosα<0
不做功
正功
负功
1.根据W=Flcosα判断功的正负
(1)功的正负既不表示方向，也不表示大小，只表示动力做功还是阻力做功，功是一个有正负的标量。
正功的物理意义:表示该力是动力
负功的物理意义:表示该力是阻力
2.功正负的物理意义
(2)某力对物体做负功,往往说成“物体克服某力做功”（取绝对值）
2.功正负的物理意义
例1：一个质量m＝150kg的雪撬，受到与水平方向成θ＝37 °角斜向上方的拉力F＝500N，在水平地面上移动的距离L＝5m。物体与地面间的滑动摩擦力F阻＝100N。求力对物体所做的总功。
v
F
θ
FN
G
F阻
W拉＝Fl cosθ＝FLcos37°
阻力F阻做的功：
W阻＝F阻Lcos180°＝－ F阻L
代入数据，得 ： W合＝1500 J
W合＝W拉＋W阻＝FL cos37°－F阻L
力做的总功：
拉力F做的功：
解：重力和支持力与运动方向垂直，对物体不做功
典例解析
例1：一个质量m＝150kg的雪撬，受到与水平方向成θ＝37 °角斜向上方的拉力F＝500N，在水平地面上移动的距离L＝5m。物体与地面间的滑动摩擦力F阻＝100N。求力对物体所做的总功。
解：
v
F
θ
FN
G
F阻
F1＝Fcosθ
代入数据，得 W合＝1500 J
W合＝F合 L cos0°＝ （Fcosθ － F阻）L
力对雪橇做的总功
F1
F2
F2＝Fsinθ
F合＝F1 －F阻＝ Fcosθ－ F阻
典例解析
(1)求F合，再求W合：W总=F合Lcosα
(2)先求每个力的功，再求和： W = F1Lcos α1+ F2Lcos α2+……
3.求总功的方法
第三部分 功率
收割麦子时，如果人和收割机做功一样多，谁更快？
思考与讨论
不同的起重机将重物吊起，它们的工作情况如下记录：
起重机 被吊重物重力 匀速上升速度 上升高度 所用时间
A 1×105N 0.2m/s 20m 100s
B 1×105N 0.4m/s 20m 50s
C 2×105N 0.4m/s 20m 50s
思考与讨论：如何比较哪台起重机做功多？哪台起重机做功快？
思考与讨论
1.定义：功跟完成这些功所用时间的比值，叫做功率。
2.公式：
3.单位：瓦特，简称瓦，符号是W，1W＝1J/s， 1kW＝1000W。
4.物理意义：反映力对物体做功的快慢。
5.功率是标量
一、功率的定义及意义
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。
注意：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。
二、几种常见的功率
3.平均功率：描述在一段时间内做功的平均快慢
4.瞬时功率：表示在某一时刻做功的快慢
当 t 表示一段时间时，此式表示平均功率
当 t 很短很短时，此式表示瞬时功率
二、几种常见的功率
W＝Flcosα
P＝
t
W
P＝Fvcosα
P＝
t
Flcosα
v＝
t
l
若 v表示平均速度，则P 表示平均功率
若v表示瞬时速度，则P 表示瞬时功率
三、功率另一表达形式
(2)若当F与v同方向时（α＝0），P＝Fv
对于公式 P = F vcosα的几点说明：
(1)式中Ｆ为对物体做功的力，若为发动机，则F指牵引力。
①当P 一定时，F 和 v 有反比关系；
②当F 一定时，P 和 v 有正比关系；
③当v 一定时，F 和 P 有正比关系。
三、功率另一表达形式
为什么汽车上坡时速度要比在平地上行驶的速度小得多呢？
当机械发动机的功率一定时，牵引力与速度成反比，所以可以通过减小速度来增大牵引力。
思考与讨论
例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是60kW，在水平路面上的行驶时所受的阻力为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？
解：匀速行使时, 汽车的牵引力：F =F阻= 1800N
由P =Fv 得：
F
P
v =
1800
60000
= m/s=33.3m/s=120km/h
当v=54km/h=15m/s时，
有 P =Fv=1800×15W=27kW
典例解析
第四部分 机车启动两类问题
思考与讨论
(1)当机车以恒定功率启动后，机车所受的牵引力如何变化？
(2)当机车以恒定功率启动后，机车的加速度如何变化？
(3)当机车以恒定功率启动后，机车做何种运动？
(4)根据以上分析，你是否可以求得机车最终的最大速度？此时应满足的条件是什么？
(5)根据以上分析，你是否可以绘制出与机车运动过程相对应的P-t图像和v-t图像呢？
保持
vm
匀速
v
加速度逐渐减小的变加速直线运动
匀速直线运动
当F=F阻时，a＝0，v达到最大，
1.运动过程分析
一、恒定功率启动
vm
v
t
0
一、恒定功率启动
2.机车以恒定功率启动的图象
思考与讨论
(1)当机车以恒定加速度启动后，机车的功率开始如何变化？
(2)当机车的功率达到额定功率后，机车的加速度如何变化？
(3)当机车的功率达到额定功率后，机车做何种运动？
(4)根据以上分析，你是否可以求得机车最终的最大速度？此时应满足的条件是什么？
(5)根据以上分析，你是否可以绘制出与机车运动过程相对应的P-t图像和v-t图像呢？
当F= F阻时，a＝0 ，v达到最大
保持
vm
匀速
F＝
v
P额
a＝
m
F－F阻
v
vm＝
F阻
P额
加速度逐渐减小的变加速直线运动
匀速直线运动
a＝
m
F－F阻
v
P＝F v
当P= P额时，
保持P额继续加速
匀加速直线运动
(1)运动过程分析
二、以恒定加速度启动
(2)机车以恒定加速度启动的图象
v
t
0
vm
二、以恒定加速度启动
机车启动几个物理量的求法总结
(1)要抓住两个核心方程：
①牛顿第二定律方程：F－Ff＝ma，联系着力和加速度；
②P＝Fv，联系着力和速度。
(2)机车的最大速度vm的求法，机车最终匀速前进时速度最大，此时牵引力F等于阻力Ff，故
机车启动几个物理量的求法总结
(3)匀加速启动持续时间的求法。牵引力F＝ma＋Ff，匀加速的最后速度：
，时间：
(4)瞬时加速度的求法。据 求出牵引力，则加速度
课堂小结
1．一个物体仅受两个相互垂直的力作用，某一过程中，若两个力分别对物体做功3 J和4 J，则合力对物体做的功为（ ）
A．5 J B．1 J C．7 J D．无法求出
课堂练习
C
2．如图所示，质量为m的物体P放在光滑的倾角为θ的直角劈上，同时用力F向右推劈，使P与劈保持相对静止，在前进的水平位移为s的过程中，劈对P做的功为（ ）
课堂练习
D
3．如图所示，在光滑水平面上放着一个质量为10kg的木箱，拉力F与水平方向成600角，F＝2N，木箱从静止开始运动，4s末拉力的瞬时功率为（ ）
A．0.2W B．0.4W C．0.8W D．1.6W
课堂练习
B
4．扔皮球是儿童经常玩的游戏。若把皮球视为质点，皮球两次投中同一点M的过程可以简化为如图所示的两个过程，一次从P点水平抛出，另一次从P点正下方地面上的Q点斜向上抛出，其轨迹的最高点和P点等高，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A．皮球两次运动的位移的大小相等
B．皮球两次运动的时间相等
C．皮球两次运动落地前瞬间重力的功率相等
D．皮球两次运动落地前瞬间的速率相等
课堂练习
C
5．质量为400kg的赛车在平直赛道上以恒定功率加速，受到的阻力不变，其加速度a和速度的倒数1/v的关系如图所示，则赛车（ ）
A．速度随时间均匀增大
B．加速度随时间增大
C．输出功率为600kW
D．所受阻力大小为1600N
课堂练习
D
6．我国在人工智能和无人驾驶技术方面已取得较大突破，某公司生产的一种无人驾驶汽车的最大输出功率为P0，汽车在某段平直路面上由静止开始做加速度大小为a的匀加速直线运动，达到最大功率后汽车保持最大功率行驶，直到达到最大速度；已知汽车的总质量为m，汽车受到的阻力恒为f，则下列说法正确的是（ ）
A．在达到最大功率之前，汽车的牵引力逐渐增大
B．在达到最大功率之后，汽车的牵引力逐渐减小
C．汽车做匀加速运动的时间为
D．汽车的最大速度为
课堂练习
B
8.1 功与功率
、、
第八章 机械能守恒定律
人教版（2019）
01
02
正功与负功
功
目录
03
功率
04
机车启动两类问题
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。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？
思考与讨论
1.足球运动员把足球踢出去后的过程,足球运动了一段距离,踢出后运动员对足球是否做功
2.举重运动员举着杠铃不动的过程中，运动员对杠铃做功吗？
思考与讨论
第一部分 功
1.概念：如果一个力作用在物体上，并且物体在力的方向上通过一段位移，物理学中就说这个力对物体做了功。
2.力对物体做功的条件：
（1）有力作用在物体上
（2）物体在力的方向上发生位移
一、功的概念及做功条件
如图所示：力F对物体做功是多少？
二、功的表达式推导
WF1=F1·l
WF2=F2·0
第一种推导方式：
F
α
F2
F1
第二种推导方式：
F
l
l1
l2
α
l1=lcosα
l2=lsinα
W2= 0
W= F lcosα
W1= Fl 1= Flcos α
二、功的表达式推导
1.公式：W=Fl cosα
力对物体做的功，等于力的大小、位移的大小、力于位移夹角的余弦这三者的乘积。
2.对公式的理解：
①力F：为恒力；
②位移l：为对地位移；
③夹角α：为力与位移的夹角，0-180°范围变化。
三、功的计算
3.功的单位：焦耳 符号：J
1J=1N×1m=1N·m；1N的力使物体产生1m的位移，做功为1J。
4.功是过程量：对应一段时间或位移是力对空间的积累效果；
计算功时一定要指明是哪个力在哪个过程对物体做的功。
三、功的计算
5.力与位移的夹角
α
F
S
甲
答案：α
α
F
S
乙
答案：π- α
α
F
S
丙
答案： α
α
F
S
丁
答案： π- α
寻找“夹角α”方法：将力、位移矢量的箭尾移到同一个作用点上，可以将力的方向向位移方向旋转，当力的方向与位移方向相同时，力的方向所转过的较小的角度就是力与位移方向的夹角。
三、功的计算
第二部分 正功与负功
α cosα W的数值 功的正负
G
FN
α
v
α
F
v
v
F
α
W=0
W>0
W<0
cosα=0
cosα>0
cosα<0
不做功
正功
负功
1.根据W=Flcosα判断功的正负
(1)功的正负既不表示方向，也不表示大小，只表示动力做功还是阻力做功，功是一个有正负的标量。
正功的物理意义:表示该力是动力
负功的物理意义:表示该力是阻力
2.功正负的物理意义
(2)某力对物体做负功,往往说成“物体克服某力做功”（取绝对值）
2.功正负的物理意义
例1：一个质量m＝150kg的雪撬，受到与水平方向成θ＝37 °角斜向上方的拉力F＝500N，在水平地面上移动的距离L＝5m。物体与地面间的滑动摩擦力F阻＝100N。求力对物体所做的总功。
v
F
θ
FN
G
F阻
W拉＝Fl cosθ＝FLcos37°
阻力F阻做的功：
W阻＝F阻Lcos180°＝－ F阻L
代入数据，得 ： W合＝1500 J
W合＝W拉＋W阻＝FL cos37°－F阻L
力做的总功：
拉力F做的功：
解：重力和支持力与运动方向垂直，对物体不做功
典例解析
例1：一个质量m＝150kg的雪撬，受到与水平方向成θ＝37 °角斜向上方的拉力F＝500N，在水平地面上移动的距离L＝5m。物体与地面间的滑动摩擦力F阻＝100N。求力对物体所做的总功。
解：
v
F
θ
FN
G
F阻
F1＝Fcosθ
代入数据，得 W合＝1500 J
W合＝F合 L cos0°＝ （Fcosθ － F阻）L
力对雪橇做的总功
F1
F2
F2＝Fsinθ
F合＝F1 －F阻＝ Fcosθ－ F阻
典例解析
(1)求F合，再求W合：W总=F合Lcosα
(2)先求每个力的功，再求和： W = F1Lcos α1+ F2Lcos α2+……
3.求总功的方法
第三部分 功率
收割麦子时，如果人和收割机做功一样多，谁更快？
思考与讨论
不同的起重机将重物吊起，它们的工作情况如下记录：
起重机 被吊重物重力 匀速上升速度 上升高度 所用时间
A 1×105N 0.2m/s 20m 100s
B 1×105N 0.4m/s 20m 50s
C 2×105N 0.4m/s 20m 50s
思考与讨论：如何比较哪台起重机做功多？哪台起重机做功快？
思考与讨论
1.定义：功跟完成这些功所用时间的比值，叫做功率。
2.公式：
3.单位：瓦特，简称瓦，符号是W，1W＝1J/s， 1kW＝1000W。
4.物理意义：反映力对物体做功的快慢。
5.功率是标量
一、功率的定义及意义
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。
注意：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。
二、几种常见的功率
3.平均功率：描述在一段时间内做功的平均快慢
4.瞬时功率：表示在某一时刻做功的快慢
当 t 表示一段时间时，此式表示平均功率
当 t 很短很短时，此式表示瞬时功率
二、几种常见的功率
W＝Flcosα
P＝
t
W
P＝Fvcosα
P＝
t
Flcosα
v＝
t
l
若 v表示平均速度，则P 表示平均功率
若v表示瞬时速度，则P 表示瞬时功率
三、功率另一表达形式
(2)若当F与v同方向时（α＝0），P＝Fv
对于公式 P = F vcosα的几点说明：
(1)式中Ｆ为对物体做功的力，若为发动机，则F指牵引力。
①当P 一定时，F 和 v 有反比关系；
②当F 一定时，P 和 v 有正比关系；
③当v 一定时，F 和 P 有正比关系。
三、功率另一表达形式
为什么汽车上坡时速度要比在平地上行驶的速度小得多呢？
当机械发动机的功率一定时，牵引力与速度成反比，所以可以通过减小速度来增大牵引力。
思考与讨论
例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是60kW，在水平路面上的行驶时所受的阻力为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？
解：匀速行使时, 汽车的牵引力：F =F阻= 1800N
由P =Fv 得：
F
P
v =
1800
60000
= m/s=33.3m/s=120km/h
当v=54km/h=15m/s时，
有 P =Fv=1800×15W=27kW
典例解析
第四部分 机车启动两类问题
思考与讨论
(1)当机车以恒定功率启动后，机车所受的牵引力如何变化？
(2)当机车以恒定功率启动后，机车的加速度如何变化？
(3)当机车以恒定功率启动后，机车做何种运动？
(4)根据以上分析，你是否可以求得机车最终的最大速度？此时应满足的条件是什么？
(5)根据以上分析，你是否可以绘制出与机车运动过程相对应的P-t图像和v-t图像呢？
保持
vm
匀速
v
加速度逐渐减小的变加速直线运动
匀速直线运动
当F=F阻时，a＝0，v达到最大，
1.运动过程分析
一、恒定功率启动
vm
v
t
0
一、恒定功率启动
2.机车以恒定功率启动的图象
思考与讨论
(1)当机车以恒定加速度启动后，机车的功率开始如何变化？
(2)当机车的功率达到额定功率后，机车的加速度如何变化？
(3)当机车的功率达到额定功率后，机车做何种运动？
(4)根据以上分析，你是否可以求得机车最终的最大速度？此时应满足的条件是什么？
(5)根据以上分析，你是否可以绘制出与机车运动过程相对应的P-t图像和v-t图像呢？
当F= F阻时，a＝0 ，v达到最大
保持
vm
匀速
F＝
v
P额
a＝
m
F－F阻
v
vm＝
F阻
P额
加速度逐渐减小的变加速直线运动
匀速直线运动
a＝
m
F－F阻
v
P＝F v
当P= P额时，
保持P额继续加速
匀加速直线运动
(1)运动过程分析
二、以恒定加速度启动
(2)机车以恒定加速度启动的图象
v
t
0
vm
二、以恒定加速度启动
机车启动几个物理量的求法总结
(1)要抓住两个核心方程：
①牛顿第二定律方程：F－Ff＝ma，联系着力和加速度；
②P＝Fv，联系着力和速度。
(2)机车的最大速度vm的求法，机车最终匀速前进时速度最大，此时牵引力F等于阻力Ff，故
机车启动几个物理量的求法总结
(3)匀加速启动持续时间的求法。牵引力F＝ma＋Ff，匀加速的最后速度：
，时间：
(4)瞬时加速度的求法。据 求出牵引力，则加速度
课堂小结
1．一个物体仅受两个相互垂直的力作用，某一过程中，若两个力分别对物体做功3 J和4 J，则合力对物体做的功为（ ）
A．5 J B．1 J C．7 J D．无法求出
课堂练习
C
2．如图所示，质量为m的物体P放在光滑的倾角为θ的直角劈上，同时用力F向右推劈，使P与劈保持相对静止，在前进的水平位移为s的过程中，劈对P做的功为（ ）
课堂练习
D
3．如图所示，在光滑水平面上放着一个质量为10kg的木箱，拉力F与水平方向成600角，F＝2N，木箱从静止开始运动，4s末拉力的瞬时功率为（ ）
A．0.2W B．0.4W C．0.8W D．1.6W
课堂练习
B
4．扔皮球是儿童经常玩的游戏。若把皮球视为质点，皮球两次投中同一点M的过程可以简化为如图所示的两个过程，一次从P点水平抛出，另一次从P点正下方地面上的Q点斜向上抛出，其轨迹的最高点和P点等高，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A．皮球两次运动的位移的大小相等
B．皮球两次运动的时间相等
C．皮球两次运动落地前瞬间重力的功率相等
D．皮球两次运动落地前瞬间的速率相等
课堂练习
C
5．质量为400kg的赛车在平直赛道上以恒定功率加速，受到的阻力不变，其加速度a和速度的倒数1/v的关系如图所示，则赛车（ ）
A．速度随时间均匀增大
B．加速度随时间增大
C．输出功率为600kW
D．所受阻力大小为1600N
课堂练习
D
6．我国在人工智能和无人驾驶技术方面已取得较大突破，某公司生产的一种无人驾驶汽车的最大输出功率为P0，汽车在某段平直路面上由静止开始做加速度大小为a的匀加速直线运动，达到最大功率后汽车保持最大功率行驶，直到达到最大速度；已知汽车的总质量为m，汽车受到的阻力恒为f，则下列说法正确的是（ ）
A．在达到最大功率之前，汽车的牵引力逐渐增大
B．在达到最大功率之后，汽车的牵引力逐渐减小
C．汽车做匀加速运动的时间为
D．汽车的最大速度为
课堂练习
B