京改版八年级全册 物理 课件 第六章 功和能 复习课件（63张ppt）

第六章 功和能
复习课件
一、机械功的含义
1.定义：
如果作用于物体的恒力大小为F，该物体沿力的方向运动，经过位移s，则F与s的乘积叫做机械功。
2.做功的两个因素：
（1）作用在物体上的力。
（2）物体在这个力的方向上移动的距离。
6.1功
C
例1.用水平恒力F作用于质量为M的物体，使之在光滑的水平面上沿力的方向移动距离S，恒力做功为W1，再用该恒力作用于质量为m(mA.W1>W2 B.W1本题说明了一个力所做的功，只由力和在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。
10m
50N
100N
练习1.在平地上，用50N的水平推力推动重100N的箱子，前进了10米，推箱子的小朋友做了多少功？如果把这个箱子匀速举高1.5m，他做了多少功？
已知：F=50N，s=10m，G=100N，h=1.5m.求：W1和W2。
解：W1=Fs=50N×10m=500J
W2=F's'=Gh=100N×1.5m=150J
答：他推箱子做功500J，举箱子做功150J。
练习2.用200N的恒力，在粗糙程度不同的水平路面上，沿水平方向分别拉重500N和800N的两辆小车，小车匀速前进4m，则（ ）
A.拉重车做的功多
B.拉轻车做的功多
C.拉两辆车做的功一样多
D.无法确定
C
二、机械功的计算
1.正功和负功
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做正功，为动力
表示力F做负功，为阻力
方法一：
先求出各分力的功，再利用合外力的功等于物体各力功的代数和求出W合=W1+W2+W3+…
实际都用此法求。
总功的求法
方法二：
先求出合外力F合，再利用W合=F合s cosα求出合外力的功
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。
例2.一位质量为m=60kg的滑雪运动员从高为h=10m的斜坡上自由下滑。如果运动员在下滑过程中所受到的阻力F=50N，斜坡的倾角θ=30°，运动员滑至坡底的过程中，所受的几个力所做的功各是多少？这些力所做的总功是多少？
解：滑雪运动员受到重力、支持力和阻力，运动员的位移为：s=h/sin30°=20m，方向沿斜坡向下。

重力做功：WG=mgscos60°
=60×10×20×1/2J=6.0×103J
弹力做功：WN=FNscos90°=0
阻力做功：WF=Fscos180°=－50×20J=－1.0×103J
合力做功：W总=WG+WN+WF=5.0×103J
θ
v
F
FN
G
练习3.用起重机把重为2.0×104 N的物体匀速地提高了5m，钢绳的拉力做了多少功？重力做了多少功？物体克服重力做了多少功？这些力所做的总功是多少 ？
解：重物被匀速提升时，合力为0，钢绳对重物的拉力的大小等于重物所受的重力，即F=G=2×104N
钢绳拉力所做的功为
W1=Fscosθ=2×104×5J=1×105J
重力做的功为
W2=Gscosθ=－2×104×5J=－1×105J
W克=∣W2∣=1×105J ，
W合=W1+W2=1×105－1×105=0
一、功率的含义
1.功率的定义：功跟完成这些功所用时间的比值，叫做功率。
2.功率的公式：P=
3.功率的物理意义：表示物体做功快慢的物理量。
6.2功率
功率是标量，表示做功过程中能量转化的快慢。
功率的单位：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）作为功率的单位，
1kW＝1000W。
例1.关于功率，下列说法中正确的是（　 ）
A.功率是说明做功多少的物理量
B.功率是说明力做功快慢的物理量
C.做功时间越长，功率一定越小
D.力做功越多，功率一定越大
B
1.某人用同一水平力F先后两次拉同一物体，第一次使此物体沿光滑水平面前进s距离，第二次使此物体沿粗糙水平面也前进s距离，若先后两次拉力做的功为W1和W2，拉力做功的功率是P1和P2，则( )
A.W1=W2，P1=P2 B.W1=W2，P1＞P2
C.W1＞W2，P1＞P2 D.W1＞W2，P1=P2
B
2.一台抽水机每秒能把30kg的水抽到10m高的水塔上，不计额外功的损失，这台抽水机输出的功率是多大？如果保持这一输出功率，半小时内能做多少功？
解：m=30 kg h=10 m t=1800 s
由功W=mgh 得W=30×10×10J=3×103 J
∴这台抽水机的输出功率为
由P=W/t
得 P=3×103 /1 W=3×103 W
它半小时能做功
W=Pt=3×103×1800J=5.4×106J
二、功率与力、速度的关系
F
v
水平力F推物体，让物体以速度v做匀速直线运动，力F对物体做功的功率：
W=FS
P=
v=S/t
P=Fv
F与v成任意角度θ，则功率与力、速度的关系为：
Ｗ＝Ｆscosθ
Ｐ＝Ｗ／ｔ
v＝ｓ／ｔ
Ｐ＝Ｆvcosθ
三、额定功率和实际功率
1．额定功率：是指机器长时间工作时的最大允许功率，也就是机器铭牌上的标称值，这个功率叫做额定功率。
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。
说明：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.平均功率：
物体在一段时间内做功的功率的平均值称为平均功率。描述在一段时间内做功的平均快慢 ，通常用P=W/t来表示。
2.瞬时功率：
物体在某一时刻的功率叫做瞬时功率。表示在某一时刻做功的快慢，用P=Fv表述，v是瞬时速度。
四、平均功率和瞬时功率
例2.一物体自某一高度处做自由落体运动，经5s落地，其质量为m=2kg，问：
（1）在5s内重力的平均功率为多大？
（2）在4s末，重力的瞬时功率为多少？
解析：(1)物体做自由落体运动，由h= gt2
得h= ×10×52m=125m
根据做功公式 W=Fs 得W=mgh=2500J
由P=W/t 得平均功率P=500W
(2)由v=gt 得4s末的速度 v=40m/s
由瞬时功率P=Fv得P=mgv=20×40W=800W
例3.某型号汽车发动机的额定功率为60kW，在水平路面上行驶时受到的阻力是1800N，求发动机在额定功率下汽车匀速行驶的速度。在同样的阻力下，如果行驶速度只有54km/h，发动机输出的实际功率是多少？
解：知P= 6×104W，F阻=1800N，v'= 54km/h=15m/s， 汽车匀速行驶时，有F牵=F阻
(1)由公式 P=Fv
得v=P/F阻=33.3m/s=120km/h
(2)当以较低的速度行驶时，v'=54km/h=15m/s
∴P'=Fv'=27kW
五、汽车两种启动方式的讨论
1.功率P恒定
由P=Fv可知，v增大，F减小，由F-f=ma知，a减小，v增加的慢了但仍继续增加，F减小，a进一步减小，当a=0时，即F=f时，速度达到最大vm
2.加速度a恒定
由F-f=ma知，F恒定，根据P=Fv，v逐渐增大，则P逐渐增大，当达到额定功率时，P不能再增大，匀加速阶段结束。再往后，v继续增大，P不变，F减小，a开始减小，直到a=0时，F=f，速度达到最大vm
例4.按额定功率行驶的汽车，所受地面的阻力保持不变，则( )
A．汽车加速行驶时，牵引力不变，速度增大
B．汽车可以做匀加速运动
C．汽车加速行驶时，加速度逐渐减小，速度逐渐增大
D．汽车达到最大速度时，所受合力为零
CD
3.下列关于汽车运动的论述，不正确的是( )
A.汽车以额定功率启动后做变加速运动，速度、加速度均逐渐增大
B.汽车以额定功率启动后做变加速运动，速度逐渐增大；加速度逐渐减小，加速度为0时，速度最大
C.汽车匀速行驶时最大允许速度受发动机额定功率限制，要提高最大允许速度，必须增大发动机的额定功率
D.汽车在水平路面上以额定功率P行驶，则当牵引力F与阻力f平衡时，汽车的最大速度vm=P/f
A
4.额定功率为80kW的汽车，在水平长直公路上行驶时最大速度可达20m/s，汽车质量为2×103kg。如果汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度可达2m/s2。设运动过程中阻力大小不变，试求：
（1）汽车运动时所受阻力f；
（2）汽车匀加速运动过程可持续的时间t'；
（3）汽车启动后，发动机在第三秒末的瞬时功率P3。
解：（1）当F=f时，a=0 由P=Fv=fvm
所以f=P额 /vm =4 ×103 N
(2)根据牛顿运动定律F-f=ma
得F=f+ma=8 ×103 N
设汽车刚达到额定功率时速度为v'm
汽车匀加速运动的时间为t′
由P额=Fv'm 得 v'm =10m/s
V'm=at' t'=5s
(3)汽车第3s末仍在做匀加速运动
则v3=at3=2×3m/s=6m/s
P3=Fv3=4.8 ×104W
6.3功的原理
一、机械的三种功
使用任何机械都不能省功
功的原理
机械的三种功
G
F
要提升G，同时必须将本滑轮也提升。嘿，你要克服本滑轮重力和摩擦而额外做功，否则你不能完成任务。本功无利用价值而又不得不做，是额外功。
提升本G是目的，有利用价值，是有用功。
要实现目的，完成有用功，必须施加本动力F对滑轮做功，是总功。
有用功：我们把必需做的那部分功叫做有用功（克服有用阻力所做的功）。
额外功：把虽然不需要，但又不得不做的那部分功叫做额外功（克服额外阻力所做的功）
总功：有用功与额外功的总和叫总功（动力所做的功）。
动力对机械所做的功
有两个
效果
为达到目标，克服机械本身重力和摩擦，对人们无利用价值而又不得不做的功
克服机械自
身部件（如
动滑轮、绳
子）的重力
和摩擦等而
做的功
实现目的，有利用价值的功
实现目的
而做功
根据功的原理
二、机械效率
G
F
我们总希望，有用功占总功中的份额越大越好。
1.定义：有用功跟总功的比值，叫做机械效率。
正确理解机械效率，关键是明确三种功。
忽略我的重力和摩擦，我的机械效率是等于1；其它任何情况，我的机械效率都小于1。
精选例题
G
F
G
F
1.使用下面的两个滑轮组，提升相同的重物，提升相同的高度，哪个机械效率大？
动滑轮个数较少，自重轻，绳子股数少，摩擦也小，额外功较少
动滑轮个数较多，绳子股数多，额外功较多
将相同重物提升相同
高度，做有用功相同
2.使用下面的滑轮组，用拉力F匀速拉动重物水平移动的距离为L，有用功是多少？机械效率等于什么？
F
G
f
G
L
本题使用滑轮组的任务目的是拉动G水平移动L，所以机械克服G和地面的摩擦力做功是有用功。
使用滑轮组拉动G，必须施加动力F
根据机械效率的定义
3.某人用如图所示的滑轮组提升2000牛的重物，用的拉力是800牛，绳子自由端被拉下4米。（1）这个人做的总功是多少焦？（2）有用功是多少焦？（3）额外功是多少焦？（4）这个滑轮组的机械效率是多少？
已知：G=2000牛 F=800米 S=4米 n=4
求：
F
G
G
F
1.物体重为60牛，拉力F向上拉过3米。若滑轮本身重及摩擦不计，所用拉力F为——牛，拉力F做功——焦。
30
90
巩固练习
G
2.用滑轮组提升=400牛的重物，若不计滑轮重和摩擦，则：
（1）绳子自由端所用力F= ——牛。
（2）若拉力做功800焦，则绳子自由端移动——米，重物上升——米。
200
4
2
A
B
C
l
h
G
F
3.沿着光滑的斜面用力F将重为=60牛重物推上斜面，如l=4.5米，h=1.5米，那么F=——牛。推力做功——焦耳。
20
90
4.如图，用相同时间沿斜面长度不同，高度相同的光滑斜面，将两个物体由底端匀速拉到顶端，设拉力分别为F1、F2，功率分别为P1、P2。则比较F1 F2 ；P1 P2。
＝
F1
F2
>
5.将一个重为100牛的物体沿斜面上拉，拉力的大小为50牛，若斜面光滑，则斜面的高度与长度之比___________，若斜面的效率为80%，则斜面的高度与长度之比为_________。
1：2
2：5
2.物体能够做的功越多，它具有的能就越大。
1.物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量，简称能。
3.能的单位：焦(J)
一、能
6.4机械能
动能
物体由于 而具有的能量
运动
重力势能
物体由于 而具有的能量
被举高
弹性形变
弹性势能
物体由于________而具有的能量
势能
①流水推竹排前进
④风吹帆船前进
⑤举高的重锤
②高山上的大石块
⑥
③
控制不变量
自变量
因变量
动能大小
速度
物体的质量
二、影响动能大小的因素
1.速度
速度
质量
滑块移动的距离
动能的大小
小
相同
质量


较大


大


动能大小与物体的速度的关系
较大
大
小
长
较长
短
结论：物体的质量一定，速度越大，具有的动能就越大。
2.质量
物体的质量
控制不变量
自变量
因变量
动能的大小
速度
质量
速度
滑块移动的距离
动能的大小
小
相同
速度

较大

大

动能大小与物体的质量的关系
较长
长
小
较大
大
结论：物体的速度一定，质量越大，具有的动能就越大。
短
小结：动能的大小与物体的质量和物体运动的速度有关。
物体的质量
控制不变量
自变量
因变量
重力势能
的大小
被举的高度
结论：物体的质量一定，物体被举高的
高度越大，具有的重力势能就越大。
三、影响重力势能大小的因素
1.高度
2.质量
物体的质量
控制不变量
自变量
因变量
重力势能
的大小
被举的高度
结论：物体被举高的高度一定，质量越大，具有的重力势能就越大。
小结：重力势能的大小与物体的质量和被举的高度有关。
具有弹性的物体由于发生弹性形变具有的能，叫弹性势能。
四、影响弹性势能大小的因素
物体的弹性形变越大，物体的弹性势能越大。
动能和势能统称为机械能。
滚摆
上升过程：
下降过程：
动能减小，重力势能增加。
动能增加，重力势能减小。
动能 重力势能
转化
重力势能 动能
转化

滚摆
五、动能和势能相互转化
结论：动能和势能可以相互转化的。
在只有动能和势能相互转化的过程中，机械能的总量保持不变。（即：机械能守恒）
动能
势能
重力势能
弹性势能
机械能
小结
质量（m）
速度（V）
质量（m）
被举高的
高度（h）
物体的弹性形变
能量：物体能够对外做功
转化
习题检测
1．你能说出这些物体具有什么形式的能吗？
（1）在水平公路上行驶的汽车具有____；
（2）被拉弯的弓具有_________；
（3）被举高的重锤具有________。
动能
弹性势能
重力势能
2.滑雪运动员脚踩滑雪板从高处滑下，在此过程中，运动员的动能__ _，势能_ _。
(填“变大”或“变小”)
变大
变小
3.一架飞机在灾区上方水平匀速飞行，并不断向灾区空投救灾物资，则飞机在这个过程中，动能_____，势能____。(填“变大”或“变小”)
变小
变小
4.下列哪个物体没有弹性势能（ ）
A.压缩的弹簧 B.踏上运动员的跳板
C.变瘪的橡皮泥 D.躺着人的弹簧床
C
谢 谢