8.1 功与功率（强化提高）课件— 2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修第二册31张PPT

第八章机械能守恒定律
第1节功与功率
目录
考情分析
能力拓展
对应例题
拓展训练
考情分析
考情分析
功率属于物理学中的基本概念，通常和功联系在一起。在高考中主要考察平均功率和瞬时功率的计算以及机车的启动问题，既有单独考察，也有综合力学、电磁学规律进行考察，通常以选择题形式出现，有时也以计算题形式出现。
能力拓展
摩擦力做功的特点
1.静摩擦力做功的特点
(1)静摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功。
(2)在静摩擦力做功的过程中，静摩擦力起着传递机械能的作用，没有机械能转化为其他形式的能。
(3)相互摩擦的系统内,一对静摩擦力做功的代数和总为零。
摩擦力做功的特点
2滑动摩擦力做功的特点
(1)滑动摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功。
(2)在一对滑动摩擦力做功的过程中，能量的转化有两个方面:一是相互摩擦的物体之间机械能的转移;二是机械能转化为内能，转化为内能的数值等于滑动摩擦力与相对路程的乘积。
(3)滑动摩擦力、空气阻力等做的功，在曲线运动或往返运动中等于力和路程(不是位移)的乘积。
摩擦力做功的特点
现将摩擦力做功情况举例如下
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}做功情况
例证
做负功
滑动摩擦力
如图甲所示，若物体在力F作用下向右运动，地面对它的滑动摩擦力做负功

静摩擦力
如图乙所示 ,若物体A、B在力F作用下一起向右做加速运动(相对静止)，物体B对A的静摩擦力做负功
摩擦力做功的特点
现将摩擦力做功情况举例如下
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}做正功
滑动摩擦力
如图乙所示,若物体A、B在力F作用下一起向右做加速运动(有相对滑动且B没有滑离A)， 物体A对B的滑动摩擦力做正功

静摩擦力
如图乙所示，若物体A、B在力F作用下一起向右做加速运动(相对静止)，物体A对B的静摩擦力做正功
不做功
滑动摩擦力
如图甲所示，若物体在力F作用下向右运动，由于地面擦力静止，位移为 0,地面受到的滑动摩擦力对地面不做功

静摩擦力
如图甲所示，若物体在力F作用下仍静止在地面上，地面对它的静摩擦力不做功
作用力与反作用力做功的关系
(1)作用力与反作用力的特点:大小相等、方向相反，且作用在不同物体上。
(2)作用力与反作用力作用下的物体运动的特点:可能向相反方向运动，也可能向同一方向运动， 也可能一个运动，而另一个静止,还可能两物体都静止。
作用力与反作用力做功的关系
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}做功情形
图例
备注
都做正功

一对相互作用力做的总功与参考系无关一对相互作用力做的总功W=????????????????????????一对相互作用力做的总功可正、可负、也可为零
都做负功

一正一负

一为零
一为正

一为负

将变力做功转化为恒力做功
（1）平均值法
当力的方向不变，大小随位移按线性规律变化时，可先求出力对位移的平均值????=????1+????22再由W= ????????????????????????计算功，如弹簧弹力做的功。
(2)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的功，再利用求和的方法计算整个过程中变力做的功。
?
将变力做功转化为恒力做功
(3)微元法
将运动过程无限分割，每一小段就可看成恒力做功，然后把各小段恒力做的功求出来，再求出代数和，即为全过程该变力所做的功。这种处理问题的方法具有普遍的适用性。但在高中阶段该方法主要用于处理大小不变、方向与运动方向始终相同或相反的变力做功的问题。如滑动摩擦力空气阻力做功就属于这种类型。不难得出，这种情况下，力对物体做功的绝对值等于力与物体运动路程的乘积。
将变力做功转化为恒力做功
(4)转换研究对象法
如图所示，人站在地上以恒力拉绳子,使小车向左运动，求绳子拉力对小车所做的功。绳子拉力对小车来说是个变力(大小不变，方向改变)，但仔细研究，发现人拉绳的力却是恒力，于是转换研究对象，用人拉绳的力所做的功来求绳子拉力对小车做的功。
将变力做功转化为恒力做功
2.图像法
如果参与做功的变力方向与位移方向始终共线而大小随位移变化，我们可作出该力随位移变化的图像，如图所示，这时变力做的功W可用F-l图线与l轴所围成的图形的面积来表示。l轴上方的面积表示力对物体做的正功的多少,l轴下方的面积表示力对物体做的负功的多少。
机车启动的两种方式
1.机车启动的动态分析思路
分析机车启动的全过程必须抓住三点
(1)正确分析其物理过程。
(2)抓住两个基本公式:功率公式P=Fv，P是机车的功率,F是机车的牵引力，v是机车的速度；当机车匀速运动时F=????????，当机车匀变速运动时，由牛顿第二定律，得F- ????????=ma。
(3)正确分析公式中各个物理量在各个过程中的变化情况。
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机车启动的两种方式
2.机车启动的两种方式
(1)以恒定的功率启动
机车以恒定的功率启动后，若运动过程中所受阻力不变，由于牵引力F=????????.随v增大,F减小。根据牛顿第二定律a=?????????‘????=????????????=????’????，当速度v增大时，加速度a减小,其运动情况是做加速度减小的加速运动。直至F=时,a 减小至零，此后速度不再增大，速度达到最大值而做匀速直线运动，做勾速直线运动的速度是????????????????=????????’
?
机车启动的两种方式
下面是这个动态过程的简单方框图。
机车启动的两种方式
（2）以恒定的加速度a启动
由a=?????????‘????知，当加速度a不变时，发动机牵引力F恒定，再由P=Fv知，F一定，发动机实际输出功率P随v的增大而增大，但当P增大到额定功率以后不再增大，此后，发动机保持额定功率不变，v继续增大，牵引力F减小，直至F=????‘时，a=0，车速达到最大值????????????????=????额????’
此后做匀速直线运动。
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机车启动的两种方式
下面是这个动态过程的简单方框图。

对应例题
1．在水平路面上运动的汽车的额定功率为100 kW，质量为10 t，设阻力恒定，且为车重的0.1倍(g取10 m/s2)，则：
(1)若汽车以不变的额定功率从静止启动，汽车的加速度如何变化？
若汽车以不变的额定功率从静止启动，v变大，由P额＝Fv知，牵引力F减小，根据牛顿第二定律F－Ff＝ma知，汽车的加速度逐渐减小.
1．在水平路面上运动的汽车的额定功率为100 kW，质量为10 t，设阻力恒定，且为车重的0.1倍(g取10 m/s2)，则：
(1)若汽车以不变的额定功率从静止启动，汽车的加速度如何变化？
(2)当汽车的加速度为2 m/s2时，速度为多大
（1）若汽车以不变的额定功率从静止启动，v变大，由P额＝Fv知，牵引力F减小，根据牛顿第二定律F－Ff＝ma知，汽车的加速度逐渐减小.
（2）F－Ff＝ma1
P额＝Fv1

拓展训练
1．汽车在平直公路上以速度v0匀速行驶，发动机功率为P0.快进入闹市区时司机减小了油门，使汽车的功率立即减小一半并保持该功率继续行驶.下列四个图像中，哪个正确表示了从司机减小油门开始，汽车的速度与时间的关系图像
2.一辆轿车在平直公路上行驶，启动阶段轿车牵引力保持不变，而后以额定功率继续行驶，经过时间t0，其速度由零增大到最大值vm.若轿车所受的阻力Ff为恒力，关于轿车的速度v、牵引力F、功率P随时间t变化的情况，下列选项正确的是
Thank You!