8.1 功和功率 21张PPT

第八章 机械能守恒定律
第1节 功和功率
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?
分力F2与位移方向垂直不做功，分力F1与位移方向相同，
力F 做的功就是分力F1做的功。
恒力的功的计算公式
一、功
1．定义：一个物体受到力的作用，并在______________上发生了一段位移，这个力就对物体做了功．
2．公式：W＝______________，其中F、l、α分别为_________、位移的大小、____________________________．
力的方向
Flcos α
力的大小
力与位移方向的夹角
3．单位：国际单位制中，功的单位是_______，符号是_______．
焦耳
J
二、正功和负功
1．力对物体做正功和负功的条件
(1)当α＝ 时，W＝_______，力对物体不做功．
0
(2)当0≤α< 时，W_______0，力对物体做_______功；
>
正
(3)当 <α≤π时，W_______0，力对物体做负功，或称物体_______这个力做功；
<
克服
判断下列四图力与位移夹角：
表示力F的有向线段的箭尾与表示速度的有向线段
的箭尾重合后，看两有向线段的夹角。
丙图30度
甲图30度
丁图150度
乙图150度
2．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
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，是各个力分别对物体所做功的代数和。可以证明，它也就是这几个力的合力对物体所做的功
例题1：
如图所示，一个质量为m的木块，放在倾角为α的斜面体上，当斜面与木块保持相对静止沿水平方向向右匀速移动距离s的过程中，作用在木块上的各个力分别做功多少？合力的功是多少？(重力加速度为g)
重力做功为0，支持力做功为 ，
摩擦力做功为 ，合力做功为0.
当堂演练1：
如图所示，一个质量为m＝2.0 kg的物体放在倾角为α=37°的固定斜面上，现用F=30 N、平行于斜面的力拉物体使其由静止开始沿斜面向上运动。已知物体与斜面之间的动摩擦因数μ=0.50，斜面足够长，g取10 m/s2，sin 37°=0.60，cos 37°=0.80。物体运动2 s后，关于各力做功情况，下列说法中正确的是（　　）
A．重力做功为-120 JB．摩擦力做功为-80 JC．拉力做功为100 JD．物体所受的合力做功为100 J
ABD
如图所示，一个物体放在水平面上，在跟竖直方向成θ角的斜向下的推力F的作用下沿平面向右移动了距离s，若物体的质量为m，物体与地面之间的摩擦力大小为Ff，则在此过程中(　　)
A．摩擦力做的功为-Ffs B．力F做的功为FscosθC．合力F做的功为Fssinθ-Ffs D．重力做的功为mgs
当堂演练2：
AC
三、功率
1．定义：功W与完成这些功所用____________的比值．
2．公式：P＝______．单位：______，简称______，符号______．
3．意义：功率是表示物体____________的物理量．
4．功率是______ (填“标”或“矢”)量．
时间t
瓦特
瓦
W
做功快慢
标
5.平均功率和瞬时功率
1.平均功率
2.瞬时功率

速度为平均速度
速度为瞬时速度
当力和速度方向相同时：P=FV
6.额定功率和实际功率
额定功率：机器长时间正常工作时的最大功率。
实际功率：机器实际工作时的功率。
实际功率一般小于等于额定功率。
机车发动机的功率是指牵引力的功率，不是合力的功率。
思考与讨论
从P=Fv可以看出，汽车、火车等交通工具和各种起重机械，当发动机的输出功率P一定时，牵引力F与速度V成反比。你认为应该怎样增大它们的牵引力呢？
P一定，要增大牵引力就要减小速度。
例题2
质量为m的小鸟，以速度v沿着与水平成角斜向上的方向匀速飞行，重力加速度为g，则（　　）
A．小鸟处于超重状态B．空气对小鸟作用力的方向与v的方向相反C．空气对小鸟作用力的大小为mgD．重力对小鸟做功功率为-mgv
C
（多选）如图所示，一个物体放在水平面上，在跟竖直方向成θ角的斜向下的推力F的作用下沿平面向右移动了距离s，若物体的质量为m，物体与地面之间的摩擦力大小为Ff，则在此过程中(　　)
当堂演练3：
A．摩擦力做的功为-Ffs
B．力F做的功为FscosθC．合力F做的功为Fssinθ-Ffs
D．重力做的功为mgs
AC
如图所示，质量为60kg的某运动员在做俯卧撑运动，运动过程中可将她的身体视为一根直棒。已知重心在c点，其垂线与脚、两手连线中点间的距离Oa、Ob分别为0.9m和0.6m。若她在1min内做了30个俯卧撑，每次肩部上升的距离均为0.4m，则1min内克服重力做的功和相应的功率约为（g取10m/s2）（ ）
A．430J，7W
B．4320J，72W
C．720J，12W
D．7200J，120W
B
当堂演练4：
1.以恒定功率启动
四、机车的两种启动方式
2.以恒定加速度启动
质量为2kg的物体，放在动摩擦因数=0.1的水平面上，在水平拉力F的作用下，由静止开始运动，拉力做的功W和物体发生的位移x之间的关系如图所示，g=10m/s2，下列说法中正确的是（　　）
例题3
A．此物体在OA段做匀速直线运动，且此过程中拉力的最大功率为6WB．此物体在OA段做匀加速直线运动，且此过程中拉力的最大功率为15WC．此物体在AB段做匀速直线运动，且此过程中拉力的功率恒为6WD．此物体在AB段做匀加速直线运动，且此过程中拉力的最大功率为6W
BC
一辆小汽车在水平路面上由静止启动，在前5s内做匀加速直线运动，5s末达到额定功率，之后保持额定功率运动，其v－t图像如图所示。已知汽车的质量为，汽车受到地面的阻力为车重的0.1倍，则（　　）
当堂演练5：
A．汽车在前5s内的牵引力为
B．汽车在前5s内的牵引力为
C．汽车的额定功率为50kW
D．汽车的最大速度为40m/s
A