物理必修 第二册1 功与功率课前预习课件ppt

这是一份物理必修 第二册1 功与功率课前预习课件ppt，共60页。PPT课件主要包含了功与功率，功的概念和公式，正功和负功，沿力方向的位移，力的方向，Flcosα，位移大小，力的大小，W＝0，F合lcosα等内容，欢迎下载使用。

①物理观念：能理解功、功率、动能、重力势能及机械能守恒定律的内涵，定性了解弹性势能；能用动能定理和机械能守恒定律等分析解释生产、生活中的相关现象，解决一些相关的实际问题；能体会守恒观念对认识物理规律的重要性．具有与功和机械能相关的初步的能量观念．
②科学思维：能基于熟悉的问题情境建构物理模型并运用机械能守恒定律解决问题，会分析机械能守恒的条件；能从机械能守恒的角度分析动力学问题，通过推理，获得结论；能用与机械能守恒定律等相关的证据说明结论；能从不同视角解决动力学问题．③科学探究：能完成“验证机械能守恒定律”等物理实验；能提出实验中可能出现的物理问题；能在他人帮助下设计实验方案，获取数据；
能分析数据、验证机械能守恒定律；能反思实验过程，尝试减小实验误差；能撰写比较完整的实验报告，在报告中能呈现实验表格及数据分析过程，尝试利用实验数据进行讨论交流．④科学态度与责任：通过对机械能守恒定律的验证，能认识科学规律的建立需要实验证据的检验；有较强的学习和研究物理的兴趣；能认识机械能守恒定律对日常生活的影响．
本章在初中所学功、能和牛顿运动定律的基础上，通过引入功和能的概念得出动能定理和机械能守恒定律．本章是牛顿力学的进一步拓展与延伸，也是学习其他物理学知识的重要基础．
本章重点①功、 功率、动能、势能的概念；②动能定理、机械能守恒定律两个重要规律．本章难点①动能定理的应用；②机械能守恒定律的应用；③能量守恒定律的应用；④实验：验证机械能守恒定律．
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2．正功和负功功有正、负之分，但功是________(选填“标量”或“矢量”)，功的正负只表示是动力做功还是阻力做功．请根据功的公式完成下表．正功和负功的判断
3．总功的计算总功的计算有如下方法：(1)W合＝____________(α为F合与位移l的夹角)．(2)W合＝W1＋W2＋…＋Wn(即总功为各个分力所做功的__________)．
【答案】不一定，还要看力与位移是否垂直．
物体受力的同时又有位移发生，那么力一定做功吗？
如图所示，一个物块在与水平方向成α角的恒力F作用下，沿水平面向右运动一段距离s，在此过程中，恒力F对物块所做的功为(　　)
【答案】D【解析】根据W＝Flcs θ得W＝Fscs α，选项D正确．
1．功率的概念(1)定义：功W与完成这些功所用时间t的________.(2)定义式：____________________.(3)单位：在国际单位制中，功率的单位是________，简称“瓦”，用W表示．(4)物理意义：功率是标量，它是表示物体__________的物理量．
3．额定功率与实际功率按机械的工作状态分为额定功率与实际功率，其对比如下：
由于P＝Fv，那么随着汽车速度增大，功率也会无限增大吗？
(2021年广东名校期末)汽车发动机通过变速箱将动力传输给运动系统，一般赛车的变速箱有1挡到5挡5个逐次增高的前进挡位，在发动机输出功率不变时，挡位越高车速越快，加大油门可以增大发动机的输出功率．如图所示是赛车越野比赛时正在爬坡的情形，为了能够顺利爬上陡坡，司机应该(　　)A．拨1挡，减小油门B．拨1挡，加大油门C．拨5挡，减小油门D．拨5挡，加大油门【答案】B
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如果物体在几个力作用下发生一段位移，如何求这几个力对物体做的功？如图所示，物体在各个力的共同作用下移动了一段距离l.探究以下问题：
功的计算和正、负功的判断
问题(1)求各个力对物体做的功是多少？各个力对物体做功的代数和是多少？(2)物体所受的合力是多少？合力做的功是多少？(3)物体所受的各力均做功，合力是否一定做功？【答案】(1)WF＝Flcs α，WN＝FNlcs 90°＝0，WG＝Glcs 90°＝0，Wf＝Fflcs 180°＝－Ffl，W＝WF＋WN＋WG＋Wf＝(Fcs α－Ff)l.(2)F合＝Fcs α－Ff，W合＝F合·lcs 0°＝(Fcs α－Ff)·l.(3)不一定，F合＝0，W＝0.
探究总结1．正功、负功的意义
2.合力做功的求法(1)先求各力做功再求代数和：W总＝W1＋W2＋…＋Wn，式中W1、W2、…、Wn分别表示为F1、F2、…、Fn对物体所做的功．(2)先根据力的合成法则求合力再求合力的功：W总＝F合lcs α，公式中F合为n个力F1、F2、…、Fn的合力，l为物体的位移，α为F合与位移l的夹角，仅适用于受力恒定的情况．
精练1　如图所示，质量为m的物体静止于倾角为α的斜面上，当斜面体受力后，物体随斜面一起沿水平面匀速移动距离l.(1)求物体所受各力对物体做的功分别是多少？(2)斜面对物体做的功是多少？(3)合外力对物体做的功是多少？
【答案】(1)见解析　(2)0　(3)0
变式1　如图所示，一轻杆一端固定一小球，绕另一端O点在竖直面内做匀速圆周运动，在小球运动过程中，轻杆对它的作用力(　　)A．方向始终沿杆指向O点B．一直不做功C．从最高点到最低点，一直做负功D．从最高点到最低点，先做负功再做正功【答案】C
【解析】小球做匀速圆周运动，合力提供向心力，方向始终沿杆指向O点，小球受重力和杆的作用力，所以杆的作用力不一定沿杆指向O点，故A错误；小球做匀速圆周运动，合力做功为零，从最高点到最低点，重力做正功，所以杆一直做负功，故B、D错误，C正确.
(1)求恒力做功时，要先对物体进行受力分析，求出力的大小和方向，然后再应用功的公式求解．(2)求合力的功时，可以先求合力再求功，也可以先求各力做的功，再求各力做功的代数和．
如图，滑雪运动员(可看作质点)在光滑斜坡上滑下，运动员质量为m，斜坡高为h，倾角为α.探究以下问题：
问题(1)怎样计算运动员从坡顶滑到坡底过程中重力做功的平均功率？(2)怎样计算运动员到达坡底时重力的瞬时功率？
探究总结1．功率的定义式和推导式
2.公式P＝Fv的应用(1)由于W＝Fl的表示形式适用于力F与位移l同方向的情况，故P＝Fv适用于力F和速度v同方向的情况．(2)当力F和速度v不在同一直线上时，也可以将力F分解为沿v方向的分力F1和垂直于v方向的分力F2，F2不做功，其功率为零，分力F1的功率即力F的功率；或者分解速度，用力F乘沿F方向上的分速度，故其一般表达式为P＝Fvcs α.
精练2　如图所示，质量为m＝2 kg的木块在倾角θ＝37°的足够长斜面上由静止开始下滑，木块与斜面间的动摩擦因数为μ＝0.5.已知：sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8，g取10 m/s2，求：(1)前2 s内重力做的功；(2)前2 s内重力的平均功率；(3)2 s末重力的瞬时功率．【答案】(1)48 J　(2)24 W (3)48 W
变式2　(2021年金山区期末)下列有关功率的说法中，正确的是(　　)A．功率是描述物体做功快慢的物理量B．汽车的实际功率越大，其做功就一定多C．从公式P＝Fv可知，汽车的发动机功率可以随速度的不断增大而增大D．当轮船航行时，若牵引力与阻力相等，合外力为零，则此时发动机的实际功率为零，所以船行驶的速度也为零【答案】A
　计算功率应该注意的问题(1)首先应该明确所求的功率是平均功率还是瞬时功率，计算平均功率与瞬时功率选择的公式不同．(2)求平均功率时，应明确是哪一段时间内的平均功率；求瞬时功率时，应明确是哪一时刻的瞬时功率．(3)应该明确是哪一个力对物体做功的功率，是动力还是阻力，是恒力还是变力等．不同情况应选择不同的公式．
如图所示，一辆列车质量为m，发动机额定功率为P，设水平路面的阻力Ff为恒力，列车从静止开始启动．
问题(1)列车以恒定的功率启动：列车以恒定功率启动后，随着速度的增大，列车牵引力如何变化？列车的加速度如何变化？当速度最大时列车加速度为多少？此时牵引力与阻力大小关系如何？此后列车将做什么运动？(2)列车以恒定的加速度启动：加速度不变，列车速度和功率如何变化？当列车功率刚达到额定功率时牵引力和阻力的大小关系如何？此时列车的速度能达到最大值吗？此后要想继续增大速度则牵引力该如何变化？
探究总结1．列车以恒定功率启动的运动过程所以列车达最大速度时，a＝0，F＝Ff，P＝Fvmax＝Ffvmax，这一启动过程的v-t图像如图甲所示．
2．列车以恒定加速度启动的运动过程
这一启动过程的v-t图像如图乙所示．
[特别提醒]　(1)列车以恒定功率启动的运动过程是加速度逐渐减小的变加速运动.(2)列车以恒定加速度启动的运动过程可按两个阶段处理，即先匀加速启动达到额定功率，再以恒定功率运动达到最大速度.
变式3　某探究性学习小组对一辆自制遥控车的性能进行研究．他们让这辆小车在水平地面上由静止开始运动，并将小车运动的全过程记录下来，通过数据处理得到如图所示的v-t图像，已知小车在0～t1时间内做匀加速直线运动，t1～10 s时间内小车牵引力的功率保持不变，7 s末达到最大速度，在10 s末停止遥控让小车自由滑行，小车质量m＝0.5 kg，整个过程中小车受到的阻力f大小不变．则以下说法正确的是(　　)
A．小车做匀加速直线运动时牵引力大小为3 NB．小车做匀加速直线运动的时间t1＝2 sC．小车所受阻力f的大小为2 ND．t1～10 s内小车牵引力的功率P为6 W【答案】D
汽车以恒定功率启动，速度增大，牵引力减小，做加速度逐渐减小的加速运动，直到牵引力等于阻力为止；汽车以恒定加速度启动，牵引力和阻力恒定，随着速度增加，它的实际功率逐渐增大，直到Fv等于额定功率为止．在变力做功的过程中，当有重力势能、弹性势能以及其他形式的能量参与转化时，可以考虑用功能关系求解．因为做功的过程就是能量转化的过程，并且转化过程中能量守恒.
科学思维——变力做功的计算方法1.求解变力做功的常用方法变力做功的问题是一个难点，通过对变力做功问题的归类讨论，有利于提高学生灵活运用所学知识解决实际问题的能力，有利于培养学生的创造性思维，开阔学生解题的思路.
课堂小练 | 素养达成
1．运输物资的汽车以额定功率上坡时，为增大汽车的牵引力，司机应使汽车的速度(　　)A．减小B．增大C．保持不变D．先增大后保持不变【答案】A【解析】由P＝Fv可知，在功率一定的情况下，当速度减小时，汽车的牵引力就会增大，此时更容易上坡，故A正确．
2．一质量5 kg的物体做自由落体运动，在下落过程中第2 s内，重力对该物体做的功为W，在第3 s末重力的功率为P，g取10 m/s2.下面说法正确的是(　　)A．W＝750 J, P＝1 500 WB．W＝1 000 J，P＝750 WC．W＝1 000 J，P＝1 500 WD．W＝750 J，P＝750 W【答案】A
3．以一定的初速度竖直向上抛出一个小球，小球上升的最大高度为h，空气阻力的大小恒为f，则从抛出至回到原出发点的过程中，空气阻力对小球做的功为(　　)A．0B．－fhC．－2fhD．2fh【答案】C【解析】上升过程：空气阻力对小球做功W1＝－fh；下落过程：空气阻力对小球做功W2＝－fh；则从抛出到落回到抛出点的过程中，空气阻力对小球做的功为W＝W1＋W2＝－2fh，C正确．