《2019-2020学年高中物理新教材人教版必修第二册课件：第八章机械能守恒定律 第1节功和功率》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019-2020学年高中物理新教材人教版必修第二册课件：第八章机械能守恒定律 第1节功和功率（48页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第1节 功和功率 学习目标 力的方向上位移 力的方向 力的大小 位移的大小 力与位移夹角的余弦 F l N m J 功W时间t 瓦特 快慢 反比 减小 4 功率两个公式的理解 相关性 由公式W Flcos 可以看出力对物体做功 只与F l 有关 与物体的运动状态及 物体是否还受其他作用力等因素均无关 同时性 计算时应注意F与l必须具有同时性 即l必须是力F作用过程中物体发生的位移 同一性 同一客观运动 相对于不同的参考系 位移l是不同的 在中学物理中规定 计算功 都以地面为参考系 即l应理解为 受力质点的对地位移 适用性 明确公式W Flcos 适用于计算恒力做功 若是变力做功 要视具体情况而
2、定 四 功的公式W Flcos 的理解 负功 正功 不做功 疑问释疑实例 正功 负功方 向相反 功是标量 但有正功 负功之分 功的正 负既不表示大小 也不表示方向 只表示两 种相反的做功效果 1 10 J的功和 1 J的功哪个大 答 10 J的功大于 1 J的功 2 10 J的功和 1 J的功中 的含 义是什么 答 表示动力对物体做功 表示阻 力对物体做功 与功的大小无关 正功大于负功 功的正 负 不表示大小 而表 示做功的性质 即为动力功还是阻力功 与 大小无关 六 关于正 负功的两个疑问 八 总功的求法 九 变力功求解 1 图象法 如图所示 当力F和位移l的方向在一条直线上时 变力的功 W
3、可用F l图线与l轴所包围的面积表示 l轴上方的面积表示力对物体做 正功的多少 l轴下方的面积表示力对物体做负功的多少 2 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F 再用W Flcos 计算功 如弹簧弹力 做功 3 变力功求解主要应用动能定理 后学习 在图甲中 光滑水平地面上放着一辆平板车B 车上放一物 体A 用力F拉动车上的物体A B与A一起以相同的加速度前 进 且A与B间无相对滑动 则静摩擦力f对A做负功 f的反 作用力f 对B做正功 如图乙所示 十 摩擦力的功 1 静摩擦力做功 又如放在匀速转动的圆盘上随同圆盘M一起转动的物体A 它所需的 向心力
4、由静摩擦力f提供 静摩擦力f的方向在任一时刻都与速度方向 垂直 所以静摩擦力f不做功 如图所示 结论 静摩擦力可以做正功 也可以做负功 还可以不做功 2 滑动摩擦力做功 如图所示 光滑水平地面上放一木板A 其上放一物体B 物体B用细绳固定在竖直墙壁上 现用力F将A 从B下面拉出 则B A间的滑动摩擦力对B不做功 对A做负功 如图所示 水平传送带以速度v向右运动 把木块A轻放在传送带上 木块A相对传送带向左滑动 相对 地面向右运动 木块A受滑动摩擦力向右 传送带对木块A的滑动摩擦力对木块做正功 结论 滑动摩擦力可以做正功 也可以做负功 还可以不做功 十一 一对相互作用力做功的特点 1 作用力与反
5、作用力的特点 大小相等 方向相反 作用在同一条直线上 作用力与 反作用力作用在不同物体上 2 作用力 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 3 由W Flcos 不难判断 作用力做的功与反作用力做的功 没有必然的关系 可能 相等 也可能不等 可能同为正功或负功 也可能一正一负 还可能一个为零 另一 个不为零 汽车在行驶的过程中 发动机的最大功率等于额定功率 P F v 汽车功率 汽车的牵引力 汽车的瞬时速度 汽车加速运动的情况有两种 1 以额定功率P额启动 2 在恒定的牵引力F作用下匀加速启动 十二 汽车的
6、启动 瞬时速度瞬时速度 V V 牵引力 F 加速度加速度 a a 结论 在额定功率下 当汽车做匀速运动时 速度最大 以额定功率P额启动 加速度a一定 速度v v at 牵引力不变 达到最大速度vm 功率P Pf 以恒定的牵引力F启动 2 当 F f 时速度最大 1 先匀加速再变加速最后匀速 变加速直线运动 匀速直线运动 0 t1阶段 机车匀加速 v 增大P 增大 t1时刻 机车达额定功率 t1 t2阶段 机车以额定功率继续加速 同情况1 v 增大 F减小 一直到a 0 当汽车发动机的功率一定时 根据P Fv知 牵引力与速度成反比 所以通过减小速度来 增大牵引力 使汽车能顺利上坡 1 汽车上坡时
7、 司机一般要 换挡 减小车速 使汽车以较小的速度爬坡 为什么呢 请 用今天所学的知识加以解释 2 汽车上坡时 若不减小车速 司机应采取什么措施 为什么 加大油门 增大输出功率 来获得较大的牵引力 联系实际 学以致用 常考题型 题1 多选 下列说法中正确的是 A 功是矢量 正 负表示方向 B 功是标量 正 负表示外力对物体做功还是物体克服外力做功 C 功和能的单位都是焦耳 功和能可以相互转化 D 力做功总是在某过程中完成的 所以功是一个过程量 题组一 对功的理解 解析 A错 B对 功有正 负之分 但功是标量 功的正 负表示动力做功还是阻力做功 C错 通过做功可以使一种形式的能转化为另一种形式的能
8、 但不 能说功转化为能或能转化为功 D对 力做功过程与时间或位移对应 所以功是一个过程量 BD 解题依据 1 功是过程量 力做功时 必定跟 一段时间或一段位移对应 2 功是标量 功的正 负不表示功 有方向 也不表示功的大小 正功和 负功只表示力对物体的两种不同的作 用效果 3 功是能量转化的量度 力对物体 做正功 物体能量增加 力对物体做 负功 物体能量减少 题2 关于功的概念 下列说法中正确的是 A 力对物体做功多 说明物体的位移一定大 B 力对物体做功少 说明物体的受力一定小 C 力对物体不做功 说明物体一定无位移 D 功的多少是由力的大小和物体在力的方向上的位移的大小确定的 D 题3 多
9、选 如图7 2 1所示 质量为m的物体置于倾角为 的斜面上 物体与斜面间的 动摩擦因数为 在外力作用下 斜面体以加速度a沿水平方向向左做匀加速运动 运动 中物体与斜面体相对静止 则关于物体 下列说法中正确的是 A 支持力一定做正功 B 重力一定不做功 C 摩擦力可能不做功 D 摩擦力一定做负功 解析 A B对 由W Flcos 可知 支持力方向垂直斜面向上 与位移方向的夹角小于90 支持力一定做 正功 重力与位移方向的夹角等于90 重力一定不做功 C对 D错 摩擦力的大小 方向不确定 当加速度agtan 时 摩擦力Ff沿斜面向下 摩擦力做正功 当加速度a gtan 时 摩擦力不存在 不做功 题
10、组二 是否做功及做功正负的判断 ABC 题4 2019 山东临沂高一期末 如图所示 用轻绳拴一物体 以加速度a向下做减速运 动 关于物体所受力的做功情况 下列说法正确的是 A 重力做正功 拉力做负功 合力做正功 B 重力做正功 拉力做负功 合力做负功 C 重力做正功 拉力做正功 合力做正功 D 重力做负功 拉力做负功 合力做负功 B 注意 1 公式W Flcos 只适用于计算恒力的功 2 公式中的W F l各量具有同时性 对应性 l是物体相对地面的位 移 力对哪个物体做功 l就是哪个物体的对地位移 题组三 恒力的功 合力的功 D D 合力的功 总功 的求法 方法一 先求各力的合力 然后计算合力
11、所做的功 该方法 适用于合力不变的情况 各力作用于同一过程 方法二 先分别计算每个力做的功 再求各力做功的代数和 该方法应用范围更广 适用于多过程 用此法时注意判断 各个力做功的正 负 求和时不能丢掉正负号 提示 根据W Flcos 可知 两种情况下F l 均相同 故W相同 易误警示 此题容易受摩擦力做功的干扰 错误地认为有摩擦力时做的功多 C 题组四 变力做功 题8 用铁锤将一铁钉击入墙壁 设墙壁对铁钉的阻力与铁钉进入墙壁内的深度成正比 在铁锤第一次击 打铁钉时 能把铁钉击入墙壁内1 cm 问铁锤第二次击打铁钉时 能将铁钉击入的深度为多少 设铁 锤每次做功相等 注意 1 本题中空气阻力大小不
12、变 方向变化 但空气阻力的方向始终与速度方向相反 适用微元法求解 2 大小不变 方向时刻与速度方向相同 或相反 的力做的功 等于力与路程的乘 积 即W fs 方向相同时 或W fs 方向相反时 点拨 人对绳拉力是变力 但绳对物体的拉力是恒力 人 拉绳所做的功等于绳拉物体所做的功 于是可转换 研究对象 用绳拉物体做的功求人拉绳所做的功 题组五 摩擦力做功 ACD 注意 不需考虑弧形轨道是否光滑 传送带不能光滑 传送带足够长 易误警示 此题中两物体间的摩擦力是一对作用力与反作用力 虽然大小相等 方向相反 但两个物体间有相对运动 两个物体的位移不等 所以这一对摩擦力做功的总和不为零 A 题组六 对功
13、率概念的理解 D 题组七 平均功率和瞬时功率的计算 注意 公式P Fvcos 中的 是力F与 速度v方向间的夹角 在本题中 53 BC 点拨 1 利用P Fvcos 计算平均功率时 F必须是恒力 v是该段时间内的平均 速度 2 利用P Fvcos 计算瞬时功率时 F可以是恒力 也可以是变力 但F和v 必须对应于同一时刻 D A 解析 设人和车的总质量约为60 kg 假若匀速运动 则 人做功时的动力约为F F阻 12 N 骑行速度约为20 km h 5 6 m s 则人做功的功率P Fv 67 2 W 选项B最接近题意 B 功率的估算问题的解题方法 解答功率估算题时 在 估算 的过 程中要注意以下几方面的问题 估算 时要依据平时生活的经 验积累 尽可能地利用一些熟悉的 量 做到与生活实际相符合 挖掘题中的隐含条件 代入 关系 式 中估算出最接近的值 用排 除法将明显不符的数据排除 题组三 功率与生活 估算问题 C 提示 根据图片 按比例估算杠铃被举起的高度 D 点拨 树叶的运动不是自由落体运动 下 落时间只能近似估算 此类问题多用排除法解答 即先根 据理想情况分析计算 然后根据实 际情形和选项确定答案 B 题组九 机车启动问题 以恒定功率启动 以恒定加速度启动 BC 谢谢
