8.1功与功率 课件 高一下学期物理人教版（2019）必修第二册练习题

第八章 机械能及其守恒定律 第一节 功与功率 功的概念：一个物体受到力的作用，如果在力的方向上发生一段位移，力就对物体做了功。 做功的两个要素一是作用在物体上的力；二是物体在力的方向上发生位移.如图，滑块在力F的作用下前进了 l ，F对滑块做了多少功？F（1）如果力的方向与物体的运动方向一致 F表示力的大小， l 表示位移的大小，W表示力对物体所做的功 功的大小 W=F l 如果力的方向与运动方向垂直 如图，小球在水平桌面上滚动时，支持力和重力对物体做功吗？ 当力的方向跟位移方向垂直时，物体在力的方向上没有发生位移，力对物体不做功，或者说，做功为零。 即 W ＝ 0 当力的方向与位移方向成一角度α时W = W1 + W2W1= F1l = F COSαlW2 = 0= F l COSα分析：根据力的等效性原理,可以把计算F做功的问题转化为分别求F1和F2做功的问题∵∴F、 l 是大小，α是F、 l 正向间的夹角 当力的方向与位移方向成一角度α时思考若将位移l分解,结果如何?l1=l cosαl2=l sinαW1= Fl 1= F lcos αW2= 0W= F lcos α2、公式： W= F lcos α3、功是标量。但功有正负4、功的单位： 在国际单位制中，功的单位是焦耳，符号是J 1J ＝ １Ｎ× １m= 1N · m1、功的定义：力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小、力与位移夹角余弦这三者的乘积一、功4、适用范围5、功是过程量W=Flcos 仅适用于求恒力做功 一定要指明是哪个力对物体做的功. 分别计算这三种情形下力对物体做的功。设这三种情形下力和位移的大小都相同：F＝10N，l＝2m。角θ的大小如图所示。 练习：P78 1图丙:W=F l cos30° =17.3J 图乙:W=F l cos(180°-θ) =F l cos150° =－ 1 7.3Jα=π/2α＜π/2π/2＜α≤πCOSα= 0COSα＞0COSα＜0W = 0W ＞ 0W＜0表示力F对物体不做功表示力F做正功，动力表示力F做负功，阻力思考：矢量的正、负表示的是方向。功是标量，它的正、负表示什么意思呢？正功的意义是：表明此力的效果是促进物体的运动，是动力对物体做功。负功的意义是：表明此力的效果是阻碍了物体运动，是阻力对物体做功。二、正功与负功功是标量，功的正负只是表示做功的效果不同。一个力对物体做负功，也可说成：物体克服这个力做了功（取绝对值） 例. 比较－8J的功与5J的功谁大？如：摩擦力对某物体做了-20J的功，也可说物体克服摩擦力做了20J的功。思考:摩擦力一定对物体做负功吗?不是!可能做正功课堂练习1、一个质量m＝150kg的雪橇，受到与水平方向成37°角的斜向上方的拉力F=500N，在水平地面上移动的距离为5m，物体与地面间的滑动摩擦力f＝100N，求（1）各个力对物体所做的功（2）各个力对物体做功的代数和（3）物体所受的合力（4）合力对物体做的功解： m＝150kg， α=37°，F=500Nl =5m，f＝100N(1)由功的公式 W = F l cosα有 ：WF = F l cosα= F l cos37° =2000JWf= fl cos180°= - fl = -500JWG = WN=0(2)W合= WF + Wf + WG + WN = F l cos37° - fl =2000-500=1500J(3)、(4)略 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。法一:先求每个力做的功，再求代数和法二：先求合力，再求总功三、总功的求法：W总=W1+W2+W3+······注意：需要把各个功的正负号代入运算。W总=F合lcosθ小结一、功的定义：力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小、力与位移夹角余弦这三者的乘积W = F l cosα(恒力) = ±F l ∥功一定要指明是哪个力对物体做的功二、 正功负功及物理意义 (动力做正功、阻力做负功）三、总功等于各个力对物体所做功的代数和，也就是合力对物体所做的功。W总=W1+W2+W3+… W总=F合lcosα 问题：列车在机车牵引力的作用下什么形式的能在能增加？问题：木头在起重机的拉力作用下什么形式的能增加？问题：握力器在手的压力作用下什么形式的能增加？功和能是两个密切联系的物理量. 在认识能量的历史过程中，人们建立了功的概念，因而功和能是两个密切联系的物理量，即如果物体在力的作用下能量发生了变化，这个力一定对物体做了功。小结一、功的定义：力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小、力与位移夹角余弦这三者的乘积W = F l cosα(恒力) = ±F l ∥功一定要指明是哪个力对物体做的功二、 正功负功及物理意义 (动力做正功、阻力做负功）三、总功等于各个力对物体所做功的代数和，也就是合力对物体所做的功。W总=W1+W2+W3+… W总=F合lcosα四、功的实质：功是能量转化的量度。即做了多少功就有多少能量发生了转化． 4.一个重量为10N的物体，在15N的水平拉力的作用下，一次在光滑水平面上移动0.5m，另一次在粗糙水平面上移动相同距离，粗糙面与物体间的动摩擦因数为0.2。在这两种情况下，拉力所做的功各是多少？拉力所做的功是否相同？各个力对物体所做的总功是否相同？ 解: G=10N F=15N l=0.5m μ=0.2由功的公式 WF=Flcosα= 15×0.5×cos00 得 WF= 7 . 5J 可知,在这两种情况下，物体所受拉力相同，移动的距离相同，所以拉力所做的功也相同，为7 . 5J。拉力做的功与是否有其他力作用在物体上没有关系，与物体的运动状态也没有关系。 4.一个重量为10N的物体，在15N的水平拉力的作用下，一次在光滑水平面上移动0.5m，另一次在粗糙水平面上移动相同距离，粗糙面与物体间的动摩擦因数为0.2。在这两种情况下，拉力所做的功各是多少？拉力所做的功是否相同？各个力对物体所做的总功是否相同？ 解: WF= 7 . 5J 拉力所做的功相同，为7 . 5J。 F阻=μF N=μG=0.2×10N=2N WF阻= F阻lcos1800=2×0.5×（-1）J= -1J 光滑水平面上，各个力对物体做的总功为 W1总= WF = 7 . 5J 粗糙水平面上，各个力对物体做的总功为 W2总= WF ＋ WF阻= 7.5 －1=6 . 5（J）如何描述物体做功的快慢——功 率两种耕地的做功情况有何不同？第三节 功 率（1）功率是表示物体做功快慢的物理量。 比值法定义（3）功率也是标量（4）功率的单位瓦特（W）＜一＞功率： 功率与速度的关系： 1、用F表示沿位移方向的力，则W=Fs， ∴P=Fv ·········(1)结论：功率等于力和物体运动速率的乘积。 注： P=Fv ·········(1) (1)式中F指的是v方向上的力。 若F与v互成角度α ，(2)公式给出P、F、v三者相互制约的关系。 P=Fvcosα (α为F、v夹角)则有： PF=PF/=F/V, 而 F/ =Fcos α 则，公式变为:平均功率和瞬时功率 ： 1、平均功率：注：平均功率：对应一段时间或一个过程； 瞬时功率：对应一个时刻或一个位置。2、瞬时功率： 表示在一段时间内力对物体做功的平均快慢.计算：表示在某一时刻力对物体做功的快慢.计算：额定功率和实际功率 1、额定功率：是指机器长时间正常工作时的最大输出功率，也就是机器铭牌上的标称值． 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．小结： 1、功率概念(与功区别联系)(2)计算式： P=Fv P=Fvcosα(1)定义式：P=(3)单位：瓦特(W) 2、平均功率和瞬时功率： P实≤P额3、额定功率P额和实际功率P实