人教版 (2019)必修 第二册1 功与功率优秀ppt课件

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1.理解功的概念,掌握功的计算式。(物理观念)2.知道功是标量,理解正功、负功的含义,知道几个力对物体所做的总功,是各个力分别对物体做功的代数和。(物理观念)3.理解功率的概念,会运用极限思想得到瞬时功率表达式P=Fv,关注生产生活中常见机械做功、功率大小及其意义。(科学思维)
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一、功1.内容:力对物体所做的功,等于　　　　的大小、　　 　的大小、力与位移夹角的　　　　这三者的乘积。 2.公式:W=　　　　。 3.功是　　　　(选填“标量”或“矢量”)。 4.功的单位:在国际单位制中,功的单位是　　　　,简称　　,符号是　　。 5.功的单位的物理意义:1 J等于　　　　使物体在　　　　　　发生1 m位移的过程中所做的功,即1 J=1 N×1 m=　　　　。 
两要素:力和力的方向上的位移
二、正功和负功1.正功和负功
既不表示大小,也不表示方向
2.总功当一个物体在几个力的共同作用下发生一段位移时,这几个力对物体所做的总功,是各个力分别对物体所做功的　 。 
合力恒定,可用W总=F总lcs α计算
三、功率1.定义:力对物体所做的功W与完成这些功所用时间t的比值。
3.单位:在国际单位制中,功率的单位是　 　,简称瓦,用符号W表示。 4.意义:功率是标量,它是表示物体　　　　　　　　的物理量。 
在工程技术上常用的单位是千瓦(kW)
5.功率与速度(1)关系:当一个力与运动方向在同一直线上时,这个力对物体做功的功率等于这个力与　　　　　　　　的乘积。 (2)关系式:P=Fv。①若v是物体的平均速度,则P=Fv为对应时间t内的　　　　　　　　。 ②若v是瞬时速度,则P表示该时刻的　　　　　　。 (3)应用:从P=Fv可以看出,汽车、火车等交通工具,当发动机的输出功率P一定时,牵引力F与速度v成　　　　,要增大牵引力,就要减小速度。 
不在同一直线时用P=Fvcs α计算
情境链接小新提包回家的情境如图所示,小新对包的拉力做功情况是怎样的?
提示 A.做功;B.不做功。
教材拓展看教材P77“思考与讨论”,同学们思考如下问题,当汽车爬陡坡时,我们需要采取什么措施?
提示 汽车爬陡坡时,需要比较大的牵引力,根据P=Fv知可以增大汽车的功率,减小汽车的爬坡速度。
易错辨析(1)公式W=Fl中的l是物体运动的路程。(　　)(2)物体在力F作用下运动,该力一定对物体做功。(　　)(3)力F1、F2做的功分别为W1=10 J,W2=-15 J,则W1、W2的方向相反。(　　)(4)力F1做功10 J,F2做功-15 J,力F1比F2做功少。(　　)
解析 公式W=Fl中的l是物体在力的方向上发生的位移,不是路程。
解析 若力与位移垂直时,该力不做功。
解析 功是标量,没有方向。
(5)功率大,做功一定多。(　　)(6)由公式P=Fv可知,功率P一定与速率v成正比。(　　)
解析 功率与做功多少没有必然联系,功率大,做功不一定多,但做功一定快。
解析 公式中的三个量,只有在其中一个量不变的情况下,才能判断其他两个量的关系。
如图所示,人斜拖着行李箱向前运动时,如果人对行李箱的拉力为F,拉力与水平方向的夹角为α,人拖着行李箱向前运动了位移l,则如何计算拉力对人做的功?做的功为多大?
要点提示 如图所示,把力F沿水平方向和竖直方向进行分解,物体在竖直方向上没有发生位移,竖直方向的分力没有对物体做功,水平方向的分力为Fcs α,所做的功为Flcs α,所以力F对物体所做的功为Flcs α。
1.公式W=Flcs α的理解与应用(1)在使用公式W=Flcs α计算功时,公式中各量W、F、l都要取国际单位制单位。(2)功是一个标量,只有大小没有方向,因此合力做的功等于各个力做功的代数和,或者等于合力所做的功。(3)公式W=Flcs α只适用于计算大小和方向均不变的恒力做的功,不适用于计算变力做的功。式中的l是力的作用点的位移,α是力F的方向与位移l的方向的夹角。
(4)公式W=Flcs α,可以理解为力乘以在力的方向上的位移,即W=F(lcs α);也可以理解为位移乘以在位移方向上的分力,即W=(Fcs α)l。(5)力F对物体所做的功W,只与F、l、α三者有关,与物体的质量、运动状态、运动形式及是否受其他力等因素均无关。(6)因为功是过程量,反映力在空间位移上的累积效果,对应一段位移或一段过程,所以用公式W=Flcs α求力做的功时,一定要明确是哪个力在哪一段位移上(或在哪一个过程中)所做的功。
2.总功的计算当一个物体在几个力的共同作用下发生一段位移时,计算这几个力对物体所做的总功,通常有以下两种方法。(1)这几个力对物体所做的总功等于各个力分别对物体所做功的代数和。若以W1、W2、W3…分别表示力F1、F2、F3…所做的功,则这些力所做的总功为W总=W1+W2+W3…(负功连同负号一起代入计算)。(2)这几个力对物体所做的总功等于这几个力的合力对物体所做的功。若以F合表示这几个力的合力,则这些力所做的总功为W总=F合lcs α。
【例1】 如图所示,一足够长的木板在光滑水平面上以速度v向右匀速运动,现将质量为m的物体竖直向下轻轻地放置在木板上的右端,已知物体和木板之间的动摩擦因数为μ。为保持木板的速度不变,须对木板施一水平向右的拉力F。从物体放到木板上到它相对木板静止的过程中,拉力F做的功为(　　)
解析 由于木板匀速运动,所受合力为零,对木板进行受力分析,可得拉力F大小为μmg,物体放在木板上后做加速运动,加速度大小a=μg,与木板达到共
1.如图所示,质量为m的物体静止在倾角为θ的斜面上,物体与斜面间的动摩擦因数为μ。现使斜面水平向左匀速移动距离l。该过程中,斜面对物体做的功、各力对物体做的总功分别是(　　)A.-mglsin θcs θ;0B.0;0C.0;mglsin θcs θD.-mglsin θcs θ;mglsin θcs θ
解析 根据物体的平衡条件,可得Ff=mgsin θ,FN=mgcs θ。各力的功分别为Wf=Ff·lcs (180°-θ)=-mglsin θ·cs θ;WN=FN·lcs (90°-θ)=mglcs θ·sin θ; WG=mglcs 90°=0。斜面对物体做的功为斜面对物体施加的力做功的代数和W斜=Wf+WN=0;各个力对物体所做的总功等于各力做功的代数和,即W总=Wf+WN+WG=0,故选项B正确。
(1)如图甲所示,前面的人向前拉车,后面的人向后拉车,两个人分别对车做了什么功呢?
要点提示 前面的人对车的拉力与小车位移方向的夹角小于90°,做正功;后面的人对车的拉力与小车位移方向的夹角大于90°,做负功。
探究点二　对正功和负功的理解
(2)如图乙所示,推出的铅球在空中运动的过程中,重力对铅球的做功情况如何?
要点提示 推出的铅球在上升过程中,重力方向与速度方向夹角大于90°,重力对铅球做负功;铅球在下落中,重力方向与速度方向的夹角小于90°,重力对铅球做正功。
1.功是标量(1)功是标量,只有量值,没有方向。功的正、负并不表示功的方向,而且也不是数量上的正与负。我们既不能说“正功与负功的方向相反”,也不能说“正功大于负功”,它们仅表示相反的做功效果。(2)一个力对物体做负功,往往说成物体克服这个力做功。
2.功的正负的判断判断一个力对物体是否做功,做正功还是负功,常用的方法有以下两种:(1)根据力F与位移l的夹角α进行判断
注:①②都是效果力。
【例2】 (2023北京昌平高一期末)雪车(也称“有舵雪橇”)比赛是冬奥会比赛项目之一。如图所示,在一段赛道上,运动员操控雪车无助力滑行,沿斜坡赛道由静止从A点滑行至B点,再沿水平赛道滑行至C点停下来。已知运动员和雪车的总质量为m,A、B两点间的竖直高度为h,雪车与赛道间的动摩擦因数处处相同,重力加速度为g。忽略空气阻力的影响。运动员及雪车从A点滑行到B点的过程中,下列说法正确的是(　　)A.重力做正功B.支持力做正功C.支持力做负功D.摩擦力做正功
解析 由题图可知,运动员及雪车从A点滑行到B点的过程中重力方向与位移方向的夹角为锐角,根据W=Gxcs θ可知重力做正功,故A正确;支持力方向总是与运动方向垂直,支持力不做功,故B、C错误;摩擦力方向总是与运动方向相反,摩擦力做负功,故D错误。
2.如图所示,自动卸货车静止在水平地面上,在液压机的作用下,车厢与水平方向的夹角θ缓慢增大到一定角度,此过程中货物相对车厢一直静止,下列说法正确的是(　　)A.货物受到的支持力做正功B.货物受到的支持力不做功C.货物受到的摩擦力做负功D.货物受到的摩擦力做正功
解析 车厢与水平方向的夹角θ缓慢增大的过程中,货物做圆周运动,支持力垂直于车厢向上,支持力与速度方向相同,故支持力做正功,A正确,B错误;摩擦力沿车厢向上,与速度方向垂直,所以摩擦力不做功,故C、D错误。
建筑工地上有两台起重机将重物吊起,下表是它们的工作情况记录:
(1)两台起重机哪台做功多?(2)哪台起重机做功快?怎样比较它们做功的快慢?
要点提示 (1)两台起重机分别做功3.2×104 J、2.4×104 J,所以A做功多。(2)B做功快,可以用功与所用时间的比值表示做功的快慢。
【例3】 (多选)如图所示,一名跳台滑雪运动员从O点水平飞出,经过一段时间落到斜面上的A点。已知O点是斜面的起点,斜面的倾角θ=37°,运动员从O点飞出的初速度v0=10 m/s,运动员的质量为60 kg,重力加速度g取10 m/s2,空气阻力忽略不计,sin 37°=0.6,cs 37°=0.8。下列说法正确的是(　　)A.从O到A重力做功的平均功率为6 000 WB.从O到A重力做功的平均功率为4 500 WC.运动员落到斜面上重力做功的瞬时功率为9 000 WD.运动员落到斜面上重力做功的瞬时功率为 W
方法技巧　求解功率问题的基本思路(1)首先明确是求哪个力的功率;
(3)若求瞬时功率,需明确是哪一时刻或哪一位置的功率,再确定该时刻或该位置的速度,应用公式P=Fv来计算,如果F与v不同向,则利用P=Fvcs α来计算(α为力与速度方向的夹角)。
3.引体向上是中学生体能测试的项目之一,一名高一男学生在30秒内完成10次引体向上,该学生此过程中克服重力做功的平均功率最接近于(　　)A.10 WB.100 WC.500 WD.1 000 W
1.(功的理解)下列关于功的说法正确的是(　　)A.凡是发生了位移的物体,一定有力对它做功B.凡是受力作用的物体,一定有力对它做功C.凡是既受力又发生了位移的物体,一定有力对它做功D.凡是物体在所受力的方向上发生了位移,这力一定对它做了功
解析 若一个物体不受任何外力,做匀速直线运动,那么此物体有位移但没有力对它做功,选项A错误;若一个物体静止放在桌上,它受重力和桌面的支持力的作用,由于没发生运动,无位移,重力和支持力显然没有做功,选项B错误;若一个物体在光滑水平桌面上做匀速直线运动,它只受到重力和桌面的支持力作用,重力和支持力显然没有做功,但物体有位移,选项C错误;力对物体做功的条件是有力和沿力的方向上发生位移,两个条件同时满足则力就对物体做功,选项D正确。
2.(功率的理解)关于功率的概念,下列说法正确的是(　　)A.力对物体做的功越多,力做功的功率越大B.功率是描述物体做功快慢的物理量C.功率越大,做功一定越多D.当轮船航行时,如果牵引力与阻力相等,合力为零,则此时发动机的实际功率为零
解析 由功率P= 得,力对物体做功多,但做功时间t长短未知,力做功的功率不一定大,A错误;功率是描述物体做功快慢的物理量,B正确;由公式W=Pt可知,做功时间未知,功率越大,做功不一定越多,C错误;如果牵引力与阻力相等,合力为零,此时发动机的实际功率P=F阻v,P不为零,D错误。
3.(正、负功的判断)(2023广东肇庆高一期中)体育生在体育训练中拖着旧橡胶轮胎跑步是身体耐力训练的一种有效方法。如果体育生拖着轮胎在水平直道上运动了200 m,那么下列说法正确的是(　　)A.摩擦力对轮胎做了负功B.重力对轮胎做了正功C.拉力对轮胎不做功D.支持力对轮胎做了正功
解析 轮胎受到地面的摩擦力方向水平向左,而位移水平向右,两者夹角为180°,则轮胎受到地面的摩擦力对轮胎做负功,故A正确;轮胎受到的重力竖直向下,而轮胎的位移水平向右,则轮胎在竖直方向上没有发生位移,重力不做功,故B错误;设拉力与水平方向的夹角为α,由于α是锐角,所以轮胎受到的拉力对轮胎做正功,故C错误;轮胎受到地面的支持力竖直向上,而轮胎的位移水平向右,则轮胎在竖直方向上没有发生位移,支持力不做功,故D错误。
4.(功和功率的计算)(2023浙江杭师大附中高一期中)如图所示,在相同的水平面上,小明先用恒力F1推箱子,后用恒力F2拉相同的箱子,F1、F2与水平方向的夹角均为θ,木箱都沿直线匀速移动了x,则(　　)A.F1与F2做功相同B.F1与F2的功率相同C.F1做的功大于F2做的功D.F1的功率大于F2的功率
解析 小明用恒力F1推箱子时,对箱子受力分析有F1cs θ=Ff,Ff=μFN, FN=mg+F1sin θ,联立可得F1cs θ=μ(mg+F1sin θ),同理,用恒力F2拉相同的箱子时,对箱子受力分析有F2cs θ=μ(mg-F2sin θ),故F1>F2,由W1=F1xcs θ, W2=F2xcs θ,可知W1>W2,故F1做的功大于F2做的功,A错误,C正确;由P= 可知,两力的功率与功、运动时间有关,因为箱子运动速度大小未知,故运动时间未知,所以二者功率大小无法判断,B、D错误。
解析 根据运动的合成与分解,可知小球落地速度的竖直分速度vy= =v0,小球在空中运动的时间t= ,则A错误,B正确;重力对小球做功的最大功率P=mgvy=mgv0,C错误,D正确。