8.1 功与功率—人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共29张PPT)

(共29张PPT)
第八章
机械能守恒定律
8.1　功与功率
必修二
【学习目标】
1.正确理解功概念，正功和负功的含义。
2.理解功率的概念，知道如何求平均功率和瞬时功率，会求平均功率和瞬时功率。
3.掌握汽车的两种起动问题，以恒定功率启动和以恒定牵引力启动。
力的观点
能的观点
功是能量转化的量度
功
F
F
力的功为
F
l
l
力的功为
力的功为
l
F1
F2
1.功的表达式：W＝
，其中F、l、α分别为
、位移的大小、______
.
2.功是
(填“矢”或“标”)量.在国际单位制中，功的单位是
，符号是
.
功
一
Flcos
α
力的大小
力与
位移的夹角
标
焦耳
J
注：此公式适用于求恒力的功。
功的正负表示动力做功或阻力做功
二
3.力对物体做正功或负功的条件
由W＝Flcos
α可知
0
＞
正
＜
负
4.总功的计算
当一个物体在几个力的共同作用下发生一段位移时，这几个力对物体所做的总功等于：
(1)各个分力分别对物体所做功的
.
(2)几个力的
对物体所做的功.
代数和
合力
即学即用
判断下列说法的正误.
(1)公式W＝Flcos
α中的l是物体运动的路程.(　　)
(2)物体只要受力且运动，该力就一定做功.(　　)
(3)功有正负之分，所以功是矢量.(　　)
×
×
×
(4)若某一个力对物体不做功，说明该物体一定没有位移。(
)
(5)力F1做功10
J，F2做功－15
J，力F1比F2做功少。(
)
√
×
例1.如图所示，人站在电动扶梯的水平台阶上，假若人与扶梯一起匀加速向上运动，在这个过程中人脚所受的静摩擦力(　　)
A．等于零，对人不做功
B．水平向左，对人不做功
C．水平向右，对人做正功
D．沿斜面向上，对人做正功
C
题型一：功的正负的判断
例2.如图所示，重物P放在粗糙的水平板OM上，当水平板绕O端缓慢抬高，在重物P没有滑动之前，下列说法中正确的是(　　)
A．P受到的支持力做正功
B．P受到的支持力不做功
C．P受到的摩擦力做负功
D．P受到的摩擦力做正功
A
例3.如图所示，物体在力的作用下在水平面上发生一段位移l，试分别计算这四种情况下力F对物体所做的功．设在这四种情况下力F和位移l的大小都相同：F＝10
N，l＝1
m，角θ的大小如图所示，分别说明每种情况下力F做功的正负，并求出功．
题型二：功的计算
甲
乙
丙
丁
甲
乙
l
f
例4.质量为m=2kg的物体，在水平推力F＝5N的作用下沿水平面运动了L＝2m。已知物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.1，求:（1）推力F所做的功（2）摩擦力所做的功（3）合力所做的功
F
（1）10J
（2）－4J
（3）6J
例5.一个质量为
150
kg
的雪橇，受到与水平方向成
37°角斜向上方的拉力，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。
(1)拉力F所做的功2000J
(2)摩擦力f所做的功-500J
(3)重力G所做的功=0
(4)弹力FN所做的功=0
(5)合力F合所做的功1500J
F
F1
F2
G
FN
f
针对训练　如图，坐在雪橇上的人与雪橇的总质量为m，在与水平面成θ角的恒定拉力F作用下，沿水平地面向右移动了一段距离l.已知雪橇与地面间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，则雪橇受到的
A.支持力做功为mgl
B.重力做功为mgl
C.拉力做功为Flcos
θ
D.滑动摩擦力做功为－μmgl
√
例6.如图所示，某力F＝10N作用于半径R＝1m的转盘的边缘上，力F的大小保持不变，但方向始终保持于作用点的切线方向一致，则转动一周这个力F做到总功应为（
）
A、0
B、20πJ
C、10J
D、20J
R
O
F
题型三：变力功的计算
√
例7.
如图所示，是一个物体受到的力F与位移l的关系图象，由图象求力F对物体所做的功．
F
x
0
b
v/m·s-1
t/s
0
功率
二
1.意义：功率是表示物体
的物理量.
2.定义：功W与完成这些功所用
之比.
3.定义式：P＝W/t　.单位：　　，简称　
，符号
.
4.功率与速度的关系式：P＝Fv(F与v方向相同).
5.功率是
(填“标”或“矢”)量.
做功快慢
时间t
瓦特
瓦
W
标
１.判断对错
(1)由公式P＝t(W)知，做功越多，功率越大．(　　)(2)力对物体做功越快，力的功率一定越大．(　　)(3)物体的速度为v，则重力的功率一定是mgv.(　　)(4)发动机不能在实际功率等于额定功率情况下长时间工作．(　　)(5)汽车爬坡时常常需要换高速挡．(　　)
√
×
×
×
×
２.(多选)关于功率公式P＝W/t(W)和P＝Fv，下列说法正确的是(　
)A．由于力F和速度v均为矢量，故根据公式P＝Fv求得的功率P为矢量B．由公式P＝Fv可知，若功率保持不变，则随着汽车速度增大汽车所受的牵引力减小C．由公式P＝Fv可知，在牵引力F一定时，功率与速度成正比D．由P＝t(W)可知，只要知道W和t就可求出任意时刻的功率
BC
３.
如图所示，在光滑的水平面上，质量m＝3
kg的物体，在水平拉力F＝6
N
的作用下，从静止开始运动，经过3
s运动了9
m。求：
初速度为0
(1)力F在3
s内对物体所做的功；
(2)力F在3
s内对物体做功的平均功率；
(3)在3
s末，力F对物体做功的瞬时功率。
计算3
s末的瞬时速度
解析　(1)根据功的公式W＝Flcos
α＝6×9
J＝54
J。
解得v＝6
m/s
则3
s末的瞬时功率
P＝Fv＝6×6
W＝36
W。
答案　(1)54
J　(2)18
W　(3)36
W
　(2)力F在3s内对物体做功的平均功率
(3)3s末的瞬时速度为
即时应用
质量为m=0.5kg的物体从高处以水平的初速度v0=5m/s抛出，在t=2s内重力对物体做的功为
。这2s内重力对物体做功的平均功率为
。2s末，重力对物体做功的瞬时功率为
（g取10m/s2）
v0
vx
v
vy
?
100J
50W
50W
机车的两种启动方式
三
1．两种启动过程对比
两种方式
以恒定功率启动
以恒定加速度启动
P－t图和v－t图
牵引力的变化图像
2.几个重要关系式
(1)图像中的拐点：机车的最大速度？匀加速的最大速度
(2)机车以恒定功率运行时，牵引力做的功W＝Pt.（此时力Ｆ为变力）
(3)P＝Fv中F为机车的牵引力而不是合力．
例1.质量4t的机车，发动机的最大输出功率100kW，运动阻力恒为
，试求：
（1）当机车由静止开始以0.5m/s2的加速度沿水平轨道做匀加速直线运动的过程中，能达到的最大速度和达到该速度所需的时间
（2）若机车保持额定功率不变行使，能达到的最大速度以及速度为10m/s时的加速度
[答案]　(1)25m/s
50s　(2)50
m/s
2
m/s2
练习.质量为m＝5×103
kg的汽车在水平公路上行驶，阻力是车重的0.1.让车保持额定功率为60
kW，从静止开始行驶，求(g取10
m/s2)：(1)汽车达到的最大速度vm；(2)汽车车速v1＝2
m/s时的加速度大小．
(1)12
m/s　(2)5
m/s2
总结提升
1.恒力功的表达式
2.两种求功率方法的区分
3.机车的两种启动方式，注意与图像的结合。掌握图像的拐点的含义，掌握机车的功率即为牵引力的功率