8.1 功与功率 课件—2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修第二册（25张PPT）
文档属性
| 名称 | 8.1 功与功率 课件—2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修第二册（25张PPT） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 973.2KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-05-24 14:17:13 | ||
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文档简介
功与功率
1
1
自然界有各种形式的能量，如动能，势能……。这些能量可以互相转化。
能量通过做功实现转化.功是能量转化的量度.本节学习功概念和计算功的方法.
势能→动能 风能→动能→电能
问题1：物体受到哪些力?这些力做功吗？
问题2：人对石头做功吗？人觉得很累，这违反能量守恒吗？
问题3：人对滑板车施加力吗?是否做功?
图1
图3 手提滑板水平前行
图2 搬而未起
问题4：(图4)物体受到的重力做功吗？
问题5：(图5)物体受到的重力做功吗？
问题6：(图6)拉力F做功吗？
问题7：做功要满足什么条件？如何定义功?
图4 自由下落
图5 匀速下落
图6 匀速运动
F
v
一、功
1.功的含义
作用于物体上的力和受力点沿力的方向的位移的乘积叫做“力的功”.
做功条件：①受力 ②沿力方向有位移
表达式：W=Fl
F
F
l
问题1：木块受到哪些力？画出受力示意图.
问题2：这些力做功吗？你是如何分析的?
问题3：如何求重力做的功？
问题4：力和位移方向不同，如何求功？
θ
物体沿光滑固定斜面运动
mg
FN
重力的作用效果能用两个力代替吗？
问题5：位移是矢量.能用两个分位移代替吗？若能，应将位移在什么方向分解?
问题6：F是变力还是恒力? 公式适用条件?
问题7：功是矢量还是标量?为什么?
F
l
F2
F1
α
F
l
α
l1
l2
W=Fl1=Flcosα
W=F1l=Fcosαl
二、正功和负功
W=Flcosα
力与位移垂直(α=π/2)
FN
G
v
α
力与位移夹角为锐角(0≤α＜π/2)
0≤α<π/2，cosα>0，W=Flcosα>0
即力对物体做正功
α
力与位移夹角为钝角(π/2＜α≤π)
π/2 <α≤π，-1≤cosα<0，W=Flcosα<0
即力对物体做负功.
或者“物体克服某力做功(取绝对值)”
斜面长l，动摩擦因数为μ,从顶端滑到底端.
问题1：物体受到哪些力？
分别做哪种功?
问题2：重力做多少功？
问题3：摩擦力是多大？摩擦力做多少功?克服摩擦力做多少功?
问题4：如何求力的总功?有哪些方法?
m
θ
mg
FN
f
方法一 功是标量，总功等于各力做功之和，
W总=W1+W2+…=ΣWi
方法二 总功等于合力对物体做功.
W总=F合·l cosα合
试以物体在粗糙斜面上运动为例，证明两种方法计算的总功相等.
证明：WG= mglsinθ
Wf = -μmgcosθl
总功：W= WG+Wf = mglsinθ -μmglcosθ
合力为 F=mgsinθ- μmgcosθ .
合力做功 W=Fl= (mgsinθ- μmgcosθ )l
= mgsinθl -μmgcosθl
m
θ
证毕
mg
FN
f
F-x图像面积的物理意义
问题1：图示矩形面积是多少?
问题2：对比面积和功的表达式，有何发现?面积有何物理意义？
问题3：若力变化，面积还表示功吗？
O
x
F
f
F1
O
x
F
l
O
x
F
三、功率
问题1：为何要引入功率？引入功率要解决什么问题？
问题2：功率是如何定义的？
问题3：功率的物理符号？单位？
问题4：功率是标量还是矢量？
问题5：功率的定义使用了什么物理方法？学过的物理概念有哪些使用相同方法？
问题1：力F做的功是多少？
问题2：F做功的功率是多大?
问题3：l/t的意义是什么?
问题4：若选取的运动时间极短，l/t的物理意义是什么？
问题5：功率P和力F、瞬时速度v有何关系？
P=Fv
F
l
运动时间为t
问题6：汽车爬坡时，司机要换低速档.你能解释为什么吗?
汽车爬坡使用低速挡
v
F
O
功率恒定，F=
P
v
例题 某型号汽车质量m=1000kg，发动机额定功率为60kW,在水平路面行驶时受到的阻力时1800N,求:
(1)发动机在以额定功率工作时汽车匀速行驶的速度.
(2)某时刻行驶的速度为54km/h，发动机以额定功率工作，该时刻汽车的加速度是多少?
解:额定功率P=60kW 阻力f =1800N.
(1)匀速行驶，牵引力F=f =1800N
由P=Fv得 v=P/F=100/3 m/s=120km/h
(2)当速度v1=54km/h=15m/s
牵引力F1=P/v1=4000N
由牛顿第二定律得： F1-f =ma
代入数据解得a=2.2m/s2
课堂小结
1.功：功等于力的大小、位移的大小、力与 位移夹角的余弦三者的乘积.
W=Flcosα
(1)分类:正功、负功(取决于α)
(2)总功:① 各力做功代数和 ②合力做功
2.功率：功与时间的比值.
(1)P=W/t (2)P=Fv，F与v共线.
作业
教材78页：1、2、3、5
课堂练习1
小球从A点由静止运动.不计阻力.
(1)从A到B，张力和重力分别做什么功？
(2)从B到C，张力和重力分别做什么功?
B
C
A
课堂练习2
质量m=2kg的木块在倾角θ=37°的斜面上由静止开始下滑，木块与斜面间的动摩擦因数μ=0.5.
(sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s2)
(1)前2s重力做功的平均功率；
(2)2s末重力的瞬时功率.
θ
解：设加速度为a，由牛顿第二定律得：
mgsinθ-μmgcosθ=ma
解得 a=2m/s2
t=2s内位移 x=1/2·at 2=4m
平均功率 P1=(mgxsinθ)/t=24W
2s末速度 v=at=4m/s
2s末重力瞬时功率 P2=mgvsinθ=48W
θ
课堂练习3
将物体从离地h处,以相同的速率v0，竖直向上、竖直向下、水平抛出，比较落地前瞬间重力的瞬时功率关系.
v0
v0
v0
h
1
1
自然界有各种形式的能量，如动能，势能……。这些能量可以互相转化。
能量通过做功实现转化.功是能量转化的量度.本节学习功概念和计算功的方法.
势能→动能 风能→动能→电能
问题1：物体受到哪些力?这些力做功吗？
问题2：人对石头做功吗？人觉得很累，这违反能量守恒吗？
问题3：人对滑板车施加力吗?是否做功?
图1
图3 手提滑板水平前行
图2 搬而未起
问题4：(图4)物体受到的重力做功吗？
问题5：(图5)物体受到的重力做功吗？
问题6：(图6)拉力F做功吗？
问题7：做功要满足什么条件？如何定义功?
图4 自由下落
图5 匀速下落
图6 匀速运动
F
v
一、功
1.功的含义
作用于物体上的力和受力点沿力的方向的位移的乘积叫做“力的功”.
做功条件：①受力 ②沿力方向有位移
表达式：W=Fl
F
F
l
问题1：木块受到哪些力？画出受力示意图.
问题2：这些力做功吗？你是如何分析的?
问题3：如何求重力做的功？
问题4：力和位移方向不同，如何求功？
θ
物体沿光滑固定斜面运动
mg
FN
重力的作用效果能用两个力代替吗？
问题5：位移是矢量.能用两个分位移代替吗？若能，应将位移在什么方向分解?
问题6：F是变力还是恒力? 公式适用条件?
问题7：功是矢量还是标量?为什么?
F
l
F2
F1
α
F
l
α
l1
l2
W=Fl1=Flcosα
W=F1l=Fcosαl
二、正功和负功
W=Flcosα
力与位移垂直(α=π/2)
FN
G
v
α
力与位移夹角为锐角(0≤α＜π/2)
0≤α<π/2，cosα>0，W=Flcosα>0
即力对物体做正功
α
力与位移夹角为钝角(π/2＜α≤π)
π/2 <α≤π，-1≤cosα<0，W=Flcosα<0
即力对物体做负功.
或者“物体克服某力做功(取绝对值)”
斜面长l，动摩擦因数为μ,从顶端滑到底端.
问题1：物体受到哪些力？
分别做哪种功?
问题2：重力做多少功？
问题3：摩擦力是多大？摩擦力做多少功?克服摩擦力做多少功?
问题4：如何求力的总功?有哪些方法?
m
θ
mg
FN
f
方法一 功是标量，总功等于各力做功之和，
W总=W1+W2+…=ΣWi
方法二 总功等于合力对物体做功.
W总=F合·l cosα合
试以物体在粗糙斜面上运动为例，证明两种方法计算的总功相等.
证明：WG= mglsinθ
Wf = -μmgcosθl
总功：W= WG+Wf = mglsinθ -μmglcosθ
合力为 F=mgsinθ- μmgcosθ .
合力做功 W=Fl= (mgsinθ- μmgcosθ )l
= mgsinθl -μmgcosθl
m
θ
证毕
mg
FN
f
F-x图像面积的物理意义
问题1：图示矩形面积是多少?
问题2：对比面积和功的表达式，有何发现?面积有何物理意义？
问题3：若力变化，面积还表示功吗？
O
x
F
f
F1
O
x
F
l
O
x
F
三、功率
问题1：为何要引入功率？引入功率要解决什么问题？
问题2：功率是如何定义的？
问题3：功率的物理符号？单位？
问题4：功率是标量还是矢量？
问题5：功率的定义使用了什么物理方法？学过的物理概念有哪些使用相同方法？
问题1：力F做的功是多少？
问题2：F做功的功率是多大?
问题3：l/t的意义是什么?
问题4：若选取的运动时间极短，l/t的物理意义是什么？
问题5：功率P和力F、瞬时速度v有何关系？
P=Fv
F
l
运动时间为t
问题6：汽车爬坡时，司机要换低速档.你能解释为什么吗?
汽车爬坡使用低速挡
v
F
O
功率恒定，F=
P
v
例题 某型号汽车质量m=1000kg，发动机额定功率为60kW,在水平路面行驶时受到的阻力时1800N,求:
(1)发动机在以额定功率工作时汽车匀速行驶的速度.
(2)某时刻行驶的速度为54km/h，发动机以额定功率工作，该时刻汽车的加速度是多少?
解:额定功率P=60kW 阻力f =1800N.
(1)匀速行驶，牵引力F=f =1800N
由P=Fv得 v=P/F=100/3 m/s=120km/h
(2)当速度v1=54km/h=15m/s
牵引力F1=P/v1=4000N
由牛顿第二定律得： F1-f =ma
代入数据解得a=2.2m/s2
课堂小结
1.功：功等于力的大小、位移的大小、力与 位移夹角的余弦三者的乘积.
W=Flcosα
(1)分类:正功、负功(取决于α)
(2)总功:① 各力做功代数和 ②合力做功
2.功率：功与时间的比值.
(1)P=W/t (2)P=Fv，F与v共线.
作业
教材78页：1、2、3、5
课堂练习1
小球从A点由静止运动.不计阻力.
(1)从A到B，张力和重力分别做什么功？
(2)从B到C，张力和重力分别做什么功?
B
C
A
课堂练习2
质量m=2kg的木块在倾角θ=37°的斜面上由静止开始下滑，木块与斜面间的动摩擦因数μ=0.5.
(sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s2)
(1)前2s重力做功的平均功率；
(2)2s末重力的瞬时功率.
θ
解：设加速度为a，由牛顿第二定律得：
mgsinθ-μmgcosθ=ma
解得 a=2m/s2
t=2s内位移 x=1/2·at 2=4m
平均功率 P1=(mgxsinθ)/t=24W
2s末速度 v=at=4m/s
2s末重力瞬时功率 P2=mgvsinθ=48W
θ
课堂练习3
将物体从离地h处,以相同的速率v0，竖直向上、竖直向下、水平抛出，比较落地前瞬间重力的瞬时功率关系.
v0
v0
v0
h