物理必修 第二册1 功与功率教案配套课件ppt

这是一份物理必修 第二册1 功与功率教案配套课件ppt，共51页。PPT课件主要包含了思考与讨论，功的表达式推导，第一种推导方式，第二种推导方式，2对公式的理解，①力F为恒力，功的计算，力与位移的夹角，正功与负功，功正负的物理意义等内容，欢迎下载使用。

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一致，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？
1.足球运动员把足球踢出去后的过程,足球运动了一段距离,踢出后运动员对足球是否做功?
2.举重运动员举着杠铃不动的过程中，运动员对杠铃做功吗？
1.概念：如果一个力作用在物体上，并且物体在力的方向上通过一段位移，物理学中就说这个力对物体做了功。
2.力对物体做功的条件：
（1）有力作用在物体上
（2）物体在力的方向上发生位移
如图所示：力F对物体做功是多少？
WF1=F1·lWF2=F2·0
W1= Fl 1= Flcs α
（1）公式：W=FL csα
力对物体做的功，等于力的大小、位移的大小、力于位移夹角的余弦这三者的乘积。
②位移L：为对地位移；
③夹角α：为力与位移的夹角，0—1800范围变化。
（3）功的单位：焦耳 符号：J
1J=1N×1m=1N·m；1N的力使物体产生1m的位移，做功为1J。
(4)功是过程量：对应一段时间或位移是力对空间的积累效果； 计算功时一定要指明是哪个力在哪个过程对物体做的功。
寻找“夹角α”方法：将力、位移矢量的箭尾移到同一个作用点上，可以将力的方向向位移方向旋转，当力的方向与位移方向相同时，力的方向所转过的较小的角度就是力与位移方向的夹角。
1.根据W = F l csα判断功的正负
(1)功的正负既不表示方向，也不表示大小，只表示动力做功还是阻力做功，功是一个有正负的标量。
正功的物理意义:表示该力是动力
负功的物理意义:表示该力是阻力
(2)某力对物体做负功,往往说成“物体克服某力做功”（取绝对值）
【例题1】一个质量m＝150kg的雪撬，受到与水平方向成θ＝37 °角斜向上方的拉力F＝500N，在水平地面上移动的距离L＝5m。物体与地面间的滑动摩擦力F阻＝100N。求力对物体所做的总功。
W拉＝Fl csθ＝FLcs37°
W阻＝F阻Lcs180°＝－ F阻L
代入数据，得 ： W合＝1500 J
W合＝W拉＋W阻＝FL cs37°－F阻L
解：重力和支持力与运动方向垂直，对物体不做功
例1：一个质量m＝150kg的雪撬，受到与水平方向成θ＝37 °角斜向上方的拉力F＝500N，在水平地面上移动的距离L＝5m。物体与地面间的滑动摩擦力F阻＝100N。求力对物体所做的总功。
代入数据，得 W合＝1500 J
W合＝F合 L cs0°＝ （Fcsθ － F阻）L
F合＝F1 －F阻＝ Fcsθ－ F阻
(1)求F合，再求W合：W总=F合Lcsα
(2)先求每个力的功，再求和： W = F1Lcs α1+ F2Lcs α2+……
课堂探究一: W=Flcsα 适用于计算恒力做功, 如何求变力做功呢？
方法1：微元法求变力做功
——若力大小不变，功等于力乘以路程。
例1. 在水平冰面上，狗拉着雪橇做匀速圆周运动, 雪橇受到的牵引力F 及滑动摩擦力Ff 如图所示, 其中滑动摩擦力Ff 大小不变。试求在运动路程为s 的过程中滑动摩擦力做的功？
结论1:滑动摩擦力、介质阻力(空气阻力)做功与路径有关
例2. 小球从曲面上滑下过程， 曲面对小球的弹力是否做功？
结论2：与物体运动方向 时刻垂直的力不做功
思考: 向心力是否做功？
[例3] 如图所示，摆球质量为m，悬线的长为l，把悬线拉到水平位置后放手．设在摆球运动过程中空气阻力Ff的大小不变，求摆球从A运动到竖直位置B时，重力mg、悬线的拉力FT、空气阻力Ff各做了多少功？
例4：如图所示是一个物体受到的力F与位移l的关系图像，由图像求力F在6 m内对物体所做的功．
方法2：图像法求变力做功
注：1. 如图所示，l 轴上方的“面积”表示力对物体做正功的多少，用正数表示，l 轴下方的“面积”表示力对物体做负功的多少，用负数表示．2. 总功为上、下两“面积”的代数和．
(1). 力对物体所做的功与图像有什么大小关系？(2). 图像的面积有什么物理意义？
——若力方向不变，功等于F—x图像与x轴所围的面积。
注：1.x轴上方的“面积”表示力对物体做正功的多少，用正数表示，x轴下方的“面积”表示力对物体做负功的多少，用负数表示．2. 总功为上、下两“面积”的代数和．
例5．用质量为5 kg的均匀铁索，从10 m深的井中吊起一质量为20 kg的物体，此过程中人的拉力随物体上升的高度变化如图所示，在这个过程中人要做多少功？(g取10 m/s2)
方法3：平均值法求变力做功 若F是l 的一次函数，可用力的平均值乘以位移求变力做功
方法3：平均值法求变力做功
——若F是x的一次函数，可用力的平均值乘以位移求变力做功
例6 某人利用如图所示的装置,用F=200 N的恒力作用于轻质细绳的一端,使物体从水平面上的A点移动到B点.已知α1=37°,α2=53°,h=3 m,不计绳与滑轮间的摩擦.求绳的拉力对物体所做的功.
方法4：转换法求变力做功
——转换研究对象 ，化变力为恒力
1. 滑动摩擦力一定做负功吗?
滑动摩擦力f 对m做负功 W1= - f Lm
滑动摩擦力f′ 对M做正功 W2= f LM
一对滑动摩擦力对物体做功之和必定为负功-------系统摩擦力做功
滑动摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功。
2. 静摩擦力一定不做功吗?
A和B相对静止, 一起加速运动
静摩擦力对A做负功W＝－f L
静摩擦力对 B 做正功W＝ f L
一对静摩擦力作功之和必定为零
3. 试从上面总结一对相互作用力做功有什么特点?
拉力F作用于木块上，木块木板均静止
拉力F作用下木块向左加速，木板静止
拉力F作用下木板木块一起向右加速运动
1、静摩擦力：f ’ f 不做功
2、静摩擦力：f ’ 正功f 负功
3、滑动摩擦力：f ’ 正功f 不做功
4、滑动摩擦力：f ’ 负功f 负功
四、摩擦力做功特点：(1)、静摩擦力可以做负功、做正功、也可以不做功(2)、滑动摩擦力可以做负功、做正功、也可以不做功
W = F l csα
力方向上的对地位移（一般以地面为参考系）
三、摩擦力做功特点：(1)、静摩擦力可以做负功、做正功、也可以不做功(2)、滑动摩擦力可以做负功、做正功、也可以不做功
四、作用力与反作用力做功特点(1)、作用力做正功，反作用力可以做正功、做负功、也可以不做功(2)、作用力与反作用力做功没有必然联系
（两个物体可以同向运动，反向运动，也可能一个静止一个运动， 还可能两个都静止）
收割麦子时，如果人和收割机做功一样多，谁更快？
不同的起重机将重物吊起，它们的工作情况如下记录：
思考与讨论：如何比较哪台起重机做功多？哪台起重机做功快？
1.定义：功跟完成这些功所用时间的比值，叫做功率。
3.单位：瓦特，简称瓦，符号是W，1W＝1J/s， 1kW＝1000W。
4.物理意义：反映力对物体做功的快慢。
（1）额定功率：是指机器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。
注意：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。
（3）平均功率：描述在一段时间内做功的平均快慢
（4）瞬时功率：表示在某一时刻做功的快慢
当 t 表示一段时间时，此式表示平均功率
当 t 很短很短时，此式表示瞬时功率
若 v表示平均速度，则P 表示平均功率
若v表示瞬时速度，则P 表示瞬时功率
(2)若当F与v同方向时（α＝0），P＝Fv
对于公式 P = F vcsα的几点说明：
(1)式中Ｆ为对物体做功的力，若为发动机，则F指牵引力。
①当P 一定时，F 和 v 有反比关系；
②当F 一定时，P 和 v 有正比关系；
③当v 一定时，F 和 P 有正比关系。
思考：为什么汽车上坡时速度要比在平地上行驶的速度小得多呢？
当机械发动机的功率一定时，牵引力与速度成反比，所以可以通过减小速度来增大牵引力。
【例题2】发动机的额定功率是汽车长时间行驶时所能输出的最大功率。某型号汽车发动机的额定功率是60kW，在水平路面上的行驶时所受的阻力为1800N，求发动机在额定功率下汽车匀速行驶的速度。假定汽车行驶速度为54Km/h，时受到的阻力不变，此时发动机输出的实际功率是多少？
解：匀速行使时, 汽车的牵引力：F =F阻= 1800N
当v=54km/h=15m/s时，
有 P =Fv=1800×15W=27kW
加速度逐渐减小的变加速直线运动
(2)机车以恒定功率启动的图象
当F= F阻时，a＝0 ，v达到最大
当P= P额时，保持P额继续加速
(2)机车以恒定加速度启动的图象