物理必修 第二册1 功与功率教学演示ppt课件

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力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小的乘积
1 J=1 N×1 m=1N·m
下面两个情境中哪些力做了功？
(1)如果力的方向与物体的运动方向一致，这个力所做的功是多少？
(2)如果力的方向与物体的运动方向垂直，这个力所做的功是多少？
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？
WF1=F1·lWF2=F2·0
又 F1=F cs α
分析：把计算F做功的问题转化为分别求F1和F2做功的问题
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 csα
结合表格思考正功和负功的物理意义？
结合表格思考不做功有哪几类情况？
力 F 对运动起促进作用，外界对该物体输入能量。
力 F 对运动起阻碍作用，该物体向外界输出能量。
4、标量：遵从代数运算法则。
正功的意义是：力对物体做正功，表明此力的效果是促进物体的运动，是动力。
5. 正负功的物理意义
负功的意义是：力对物体做负功，表明此力的效果是阻碍了物体运动，是阻力。
如：1、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。
2、竖直上抛物体的上升过程： 重力对物体做负功，或物体克服重力做了功
某力对物体做负功，往往说成“物体克服某力做功”（取绝对值），两种说法的意义是等同的。
【例1】 质量为 150 kg 的雪橇，受到与水平方向成 37° 角斜向上的拉力，大小为 500 N，在水平地面上移动的距离为 5 m。地面对雪橇的阻力为 100 N，cs 37° =0.8。求各力对雪橇做的总功。
解法①：先根据力学知识求出合外力F合，再由功的定义式来计算。
解法②：先分别求出各个力所做的功，再对各个力做的功求代数和。
W合 = F合l csα
W合= W1+W2+ ······
F合=Fcsα-f =400N-100N=300N
W合=F合lcsα=300N×5m=1500J
WF=Flcsα=2000J
Wf= -fl=-100N×5m= -500J
W合=WN+WG+WF+Wf=1500
如图甲为一女士站立在台阶式自动扶梯上正在匀速上楼，如图乙为一男士站立在履带式自动扶梯上正在匀速上楼。下列关于两人受到的力做功判断正确的是（　　）A．甲图中支持力对人做正功B．乙图中支持力对人做正功C．甲图中摩擦力对人做负功D．乙图中摩擦力对人做负功
甲图中，人不受摩擦力，支持力做正功。
乙图中，支持力不做功，摩擦力做正功。
思考：摩擦力一定不做功吗?
如图，A和B相对静止,一起加速运动
静摩擦力对A做负功：Ｗ＝－ＦL
静摩擦力对Ｂ做正功：Ｗ＝ＦL
静摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功。但一对静摩擦力做功之和必定为零。
【典例1】（2021·全国高一课时练习）关于功的概念，下列说法正确的是(　　)A．物体受力越大，位移越大，力对物体做功越多B．合力做的功等于各分力做功的矢量和C．摩擦力可以对物体做正功D．功有正负，但正负不表示方向，而表示大小
【典例2】（2021·全国高一课时练习）下列选项中，物体所受力F的大小相等，位移方向向右、大小相同。其中F做功最少的是（　　）
【典例3】（2020·河南高一期末）质量为m的物体，静止在倾角为θ斜面上，斜面沿水平方向向右匀速移动了距离L，如图所示。已知斜面运动过程中物体相对斜面始终静止，重力加速度为g，则下列说法正确的是（　　）A．合力对物体做功为零B．重力对物体做功为mgLtan θC．物体克服摩擦力做功为mgLsinθD．支持力对物体做功mgLsin θ
一辆正沿平直路面行驶的车厢内，一个面向车前进方向站立的人对车厢壁施加水平推力F，在车前进s的过程中，下列说法正确的是( )A．当车匀速前进时，人对车做的总功为正功 B．当车减速前进时，人对车做的总功为负功C．当车加速前进时，人对车做的总功为负功 D．不管车如何运动，人对车做的总功都为零
2、定义：力对物体做的功W与所用时间t的比值叫功率。
1 kW=1000 W
1、物理意义： 描述力对物体做功的快慢。
5、说明：功率是标量，计算功率时，一般不带正负号。
若v为一段时间的平均速度，则求出的 P 为平均功率；
若v为某一时刻的瞬时速度，则求出的 P 为瞬时功率；
6、平均功率与瞬时功率：
瞬时功率表示力在极短时间内对物体做功的快慢程度。一般情况下：
【例1】 如图所示，质量为 20 kg 的小孩坐在雪橇上，现用一个与水平方向成 α=37°、大小为 60 N 的力 F 拉着雪橇，沿水平地面从静止开始向右运动，以 a = 0.5 m/s2 的加速度做匀加速直线运动。已知雪橇的质量为 20 kg，cs 37°= 0.8 。求: （1）2 s 内雪橇上各力做的功。 （2）2 s 内拉力 F 做功的平均功率。
【解】（1）2s内雪橇的位移：x=at2/2=1m
重力做功为零，支持力做功为零
拉力F做功为：WF=Fx·csα=48 J
摩擦力f=Fcsα-(m+M)a=28 N
摩擦力f 做功为：Wf= -fx= -28 J
（2）2s内拉力F的平均功率为：P=WF/t=24 W
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。
7、额定功率与实际功率：
【例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为 60 kW ，在水平路面上行驶时受到的阻力是1 800 N，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 54 km/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】汽车在水平路面上匀速行驶时，受到的牵引力F=f=1800 N
由于 P＝F v ，所以额定功率下的速度为： v=P / F=33.3 m/s=120 km/h
当汽车以速度 v = 54 km/h = 15 m/s 行驶时，有：
输出功率P＝F v =27kW
2.在日常生活中，我们经常说某台机器的功率，或某物体做功的功率，实际上是指某个力对物体做功的功率。例如：汽车的功率就是汽车牵引力的功率，起重机吊起货物的功率就是钢绳拉力的功率。
1.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。
P额：额定功率P实： 实际功率F： 牵引力v： 瞬时速度f： 阻力
加速度逐渐减小的变加速运动
对关键时刻和关键位置进行图像分析：
当P= P额时，功率不再变化
1. 汽车发动机的额定功率为60KW，汽车的质量为5t，汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重的0.1倍，g=10m/s2。汽车保持额定功率不变从静止启动后: ①汽车所能达到的最大速度是多大？ ②当汽车的速度为5m/s时加速度多大？ ③当汽车的加速度为2m/s2时速度多大？
② v=5m/s时，F=P/v=12000N，根据牛顿第二定律得a=(F-f )/m=1.4m/s2；
③ 加速度 a=2m/s2时，牵引力F=ma+f=15000N，此时v=P/F=4m/s。
① 阻力 f=0.1×mg=5000N，速度最大时，F=f，此时速度v=P/F=12m/s；
2. 一个起重机允许输出的最大功率为2.1×103W，把质量为100kg的物体从静止开始以0.5m/s2的加速度竖直吊起，不考虑空气阻力。求： ① 物体上升过程中的最大速度； ② 起重机在第2秒末的输出功率； ③ 物体做匀加速运动的时间。
① 速度最大时，F=mg=5000N，此时的速度为v=P/F=2.1m/s；
② 第2秒的速度v=1m/s，根据牛顿第二定律得F=ma+f=1050N，P=Fv=1050W；
③ 牵引力F=ma+f=1050N，匀加速的最大速度 v=P/F=2m/s，时间t=v/a=4s。
1、关于某力做功的功率，下列说法正确的是（　　）A．该力越大，其功率就越大B．该力在单位时间内做的功越多，其功率就越大C．功率越大，说明该力做的功越多D．功率越小，说明该力做功的时间越少
2、对公式P=Fv的理解，下列说法中正确的是（　　）A．F一定是物体所受的合力B．P一定是合力的功率C．此公式中F与v必须同方向D．此公式中F与v可以成任意夹角
【典例3】（2019·莆田第十五中学高一月考）质量为m=10kg的物体，自高为h=5m，倾角为37°的光滑斜面顶端由静止滑下，经历时间 到达斜面底端，若到达斜面底端时的速度为v=10m/s，则物体在斜面底端时，重力的功率是（　　）（g取10m/s2，sin37°=0.6，cs37°=0.8）A．1000W B．600W C．800W D．750W
【典例4】（2020·浙江湖州市·高一期末）如图所示为我国自行研制的新一代大型客机C919。假定其质量为m，起飞时在水平跑道上以加速度a做匀加速直线运动，受到的阻力大小为 ，当飞机速度为v时，则发动机输出的实际功率为（　　）A． B． C． D．