高中物理课件第五章第1讲功和功率

1、第五章机械能第五章机械能第第1 1讲功功率讲功功率考点考点1 1恒力功的计算：恒力功的计算：cosFSW -F-F与与S S的夹角，决定功的正负的夹角，决定功的正负功是标量，但有正负功是标量，但有正负功的正负不表大小，只表示能量转化的方向功的正负不表大小，只表示能量转化的方向注意：（注意：（1 1）F-F-恒力恒力（2 2）S-S-作用点作用点的的对地对地位移位移（3 3）Scos-Scos-力的方向上的位移力的方向上的位移 例题：例题：例例1.1.斜面水平和物体一起向左匀速移动距离斜面水平和物体一起向左匀速移动距离s s. .(1)(1)摩擦力的功为摩擦力的功为 (2) (2) 弹力做的功为

2、弹力做的功为(3)(3)重力对物体做的功为重力对物体做的功为(4)(4)斜面对物体做的功斜面对物体做的功各力对物体所做的总功各力对物体所做的总功mgmgNNf fwwf f =mg mg sinsinWWN N = mg= mgcoscos. . WWG G=mg=mgh=0h=0W = WW = Wf f + W+ WN N = 0= 0WW总总= W= Wf f + W+ WN N + W+ WG G = 0= 0WW总总=E EK K =0=0S Swwf f =mg mg sinsin . . S S . . coscos（- - ）=mg mg sinsin S S coscos W

3、WN N = mg= mgcoscos. S . . S . cos(/2-cos(/2-)= mg= mgcoscos. S . . S . sinsin重力做功与重力做功与路径无关路径无关例例2、 如图，木块如图，木块A放在上表面粗糙的木块放在上表面粗糙的木块B的左上端，用恒力的左上端，用恒力F将将A拉至拉至B的右端，第一次将的右端，第一次将B固定在地面上，固定在地面上，F做的功为做的功为W1,，由于，由于摩擦产生的热量为摩擦产生的热量为Q1；第二次让；第二次让B可以在光滑地面上自由滑动，可以在光滑地面上自由滑动，F做的功为做的功为W2，热量为，热量为Q2；比较两次做功，可能是（；比较两次

4、做功，可能是（ ）（A）W1W2， Q1 = Q2 （B）W1=W2 ， Q1 = Q2 （C）W1W2， Q1 Q2 （D）无法比较）无法比较A提示：提示：求某个力的功要用对地位移求某个力的功要用对地位移 求摩擦产生的热量用对地位移求摩擦产生的热量用对地位移FLW 1)(2BSLFWgLMAfBfAWWQAAgSMBAgSMgLMQQA21AB 练练2 2、如图，传送带与水平面之间的夹角为如图，传送带与水平面之间的夹角为3030，其上，其上A A、B B两点两点间的距离为间的距离为5.0m5.0m，传送带在电动机的带动下以，传送带在电动机的带动下以v v1m/s1m/s的速度匀的速度匀速运转

5、，现将一质量为速运转，现将一质量为mm10kg10kg的小物体的小物体( (可视为质点可视为质点) )轻放在传轻放在传送带上送带上A A点，已知小物块与传送带间的动摩擦因数点，已知小物块与传送带间的动摩擦因数 ，则，则在传送带将小物块从在传送带将小物块从A A传送到传送到B B的过程中，求：的过程中，求：(1)(1)摩擦力对小物块做的功摩擦力对小物块做的功 (2) (2)由于摩擦产生的热量（由于摩擦产生的热量（3 3）电动机）电动机消耗的电能消耗的电能? ?（g g10m/s10m/s2 2) ) （1 1作用力与反作用的功没有固定关系作用力与反作用的功没有固定关系（2 2）一对静摩擦力总功为

6、）一对静摩擦力总功为0 0（3 3）一对滑动摩擦力的总功总为负，大小等于产生的热量。）一对滑动摩擦力的总功总为负，大小等于产生的热量。(4)(4)能量守恒是对于整个系统而言的。能量守恒是对于整个系统而言的。23练练2 2(1)255J(1)255J；（；（2 2）15J (3)270J15J (3)270J例例3 3、如图，物体如图，物体A A的质量为的质量为2kg2kg，置于光滑的水平面上，水平拉力，置于光滑的水平面上，水平拉力2N2N，不计绳子与滑轮的摩擦和滑轮的质量，物体，不计绳子与滑轮的摩擦和滑轮的质量，物体A A获得的加速度获得的加速度a=_m/sa=_m/s2 2，在物体，在物体A

7、 A移动移动0.4m0.4m的过程中，拉力的过程中，拉力F F做功做功_J._J.提示：提示：（1 1）W=FSCOSW=FSCOS 中：中：S-S-作用点的对地位移作用点的对地位移2 21.61.6SFW2JSFW6 . 12（2 2）功能关系求功）功能关系求功221mvW aSm221J6 . 1例例4 4如图所示，水平路面上有一辆质量为如图所示，水平路面上有一辆质量为MM的汽车，车厢中的汽车，车厢中有一个质量为有一个质量为mm的人正用恒力的人正用恒力F F向前推车厢，在车以加速度向前推车厢，在车以加速度a a向前加速行驶距离向前加速行驶距离L L的过程中，下列说法正确的是的过程中，下列说

8、法正确的是( () )A A人对车的推力人对车的推力F F做的功为做的功为FLFLB B人对车做的功为人对车做的功为maLmaLC C车对人的作用力大小为车对人的作用力大小为mamaD D车对人的摩擦力做的车对人的摩擦力做的功为功为( (F Fmama) )L LF Ff f静静mgN人推车的力做功人推车的力做功: :人对车做功：人对车做功：车对人的作用力大小：车对人的作用力大小：车对人的摩擦力做功车对人的摩擦力做功: :WWF F=-FL=-FLW=WW=WF F+ +WWf f+ +WWNN= FL= FL- -fL fLmgmamaT=-maL=-maL22mamg）（）（TW=(FW=

9、(Fma)ma)W=(FW=(Fma)Lma)L=(F-f)L=(F-f)L例例5.5.物体从置于光滑水平面的光滑斜面体上下滑到底端，支物体从置于光滑水平面的光滑斜面体上下滑到底端，支持力对物体做持力对物体做 功。功。法一：法一：F F与与S S夹角大于夹角大于90900 0法二：法二：系统机械能守恒系统机械能守恒斜面体的机械能增大斜面体的机械能增大滑块的机械能减少滑块的机械能减少NN做负功做负功考点考点2.2.变力功的计算变力功的计算（1 1）恒力的功：）恒力的功：WWFs Fs coscos（2 2）变力的功：）变力的功：用动能定理：用动能定理：WWE Ek k 计算计算当变力的功率一定时

10、：当变力的功率一定时：WWPtPt特殊的变力：特殊的变力：绳的拉力、接触面的弹力绳的拉力、接触面的弹力(F(F与与v v垂直垂直) ) ：空气阻力、摩擦力空气阻力、摩擦力(F(F大小不变，与大小不变，与v v相反相反) ) ：弹簧弹力弹簧弹力(F(F与与X X线性关系线性关系) )：0w（3 3）总功的计算：）总功的计算：先求合外力，再求合外力的功；先求合外力，再求合外力的功； 先求每个力做的功，再求各力做功的代数和先求每个力做的功，再求各力做功的代数和WWE Ek k lfw)(21221XXFFw利用利用FSFS图线的面积图线的面积D D提示：提示：W=FSCOSW=FSCOS 只适用计算

11、恒力的功只适用计算恒力的功F F为变力，应用动能定理求解为变力，应用动能定理求解例例2.用恒力用恒力F将将水平面上的物体向右拉动，物体从实现位置移将将水平面上的物体向右拉动，物体从实现位置移动到虚线位置，已知动到虚线位置，已知F，h， ，求绳子拉力对物体做的功。，求绳子拉力对物体做的功。F FT T为变力为变力F FT T对物体做的功对物体做的功= = F F对绳的端点做的功对绳的端点做的功WWT TWWF FF Fl lFhFh(1/sin (1/sin 1/sin 1/sin ) )例例3 3、光滑水平面上，绳子一端系一小球绕另一端做半径为光滑水平面上，绳子一端系一小球绕另一端做半径为R

12、R的的匀速圆周运动，小球质量为匀速圆周运动，小球质量为mm，用力大小为，用力大小为F F，现将力的大小变，现将力的大小变为为2F2F，则小球做半径为，则小球做半径为2R/32R/3的匀速圆周运动，则（的匀速圆周运动，则（ ）（A A）绳子的拉力对球不做功）绳子的拉力对球不做功 （B B）重力和支持力不做功）重力和支持力不做功 （C C）绳子的拉力对球做功）绳子的拉力对球做功RFRF3 3 （D D）绳子的拉力对球做功）绳子的拉力对球做功RFRF2 2BCRvmF21RvmF3222221222121mvmvW3RF时间时间 快慢快慢 平均功率平均功率 平均功率平均功率 瞬时功率瞬时功率 正常工

13、作正常工作 最大最大 实际工作实际工作 额定功率额定功率 w w 例例1 1：以以10m/s10m/s的速度平抛一个质量为的速度平抛一个质量为1Kg1Kg的物体，求：的物体，求：（1 1）1S1S内重力的功率（内重力的功率（2 2）1S1S末重力的功率末重力的功率tWP ）（ 1tgtmg221)(50212wtmgv v0 0v vy yv vmgmgo o cos2mgvP）（ymgv)(100 wmggt 考点考点4 4、机动车两种启动问题分析、机动车两种启动问题分析两个前提：两个前提：三个公式：三个公式：两种方式：两种方式：两种图像：两种图像：阻力不变、阻力不变、 汽车功率汽车功率-牵

14、引力功率牵引力功率FvP mafFPtFSW以恒定功率启动以恒定功率启动 以恒定加速度启动以恒定加速度启动 以恒定功率启动以恒定功率启动 以恒定加速度启动以恒定加速度启动 P P不变不变F F1 1ff，V V1 1F F1 1 a a1 1P P2 2不变不变F F2 2=f=f，V V2 2不变，不变，a=0a=0，V V最大最大V Vmm=P/f=P/fa a1 1不变，不变，F F1 1不变不变VV，P P1 1 直到直到P=PP=Pe e，v=vv=v1 1V V1 1=P=Pe e/F/F1 1P P2 2=P=Pe e不变不变F F2 2ff，VV，F F2 2aa2 2P P3

15、 3=P=Pe e不变不变F F3 3=f=f，V V3 3不变，不变，a=0a=0，V V最大最大V Vmm=P/f=P/ft t0 0P=FP=F1 1v v=Fa=Fa1 1t t直线直线例例1 1额定功率为额定功率为80kw80kw的汽车在水平平直公路上行驶时最大速率的汽车在水平平直公路上行驶时最大速率可达可达20m/s20m/s，汽车质量为，汽车质量为2t2t，如果汽车从静止开始做匀加速直线，如果汽车从静止开始做匀加速直线运动，设运动过程中阻力不变，加速度大小为运动，设运动过程中阻力不变，加速度大小为2m/s22m/s2，求：，求：汽车所受阻力多大汽车所受阻力多大3s3s末汽车的即时

16、功率多大？末汽车的即时功率多大？汽车做匀加速运动的过程可以维持多长时间？汽车做匀加速运动的过程可以维持多长时间？从静止开始经过从静止开始经过6 6秒钟，汽车发动机做了多少功？秒钟，汽车发动机做了多少功？速度为速度为8m/s8m/s时，汽车的功率为多少？速度为时，汽车的功率为多少？速度为16m/s16m/s时，汽车的时，汽车的加速度为多少？加速度为多少？2543s /5m. 0) 6(645J108 . 2) 4(5 ) 3 (108 . 4) 2(104) 1 (KWsWN）（例例2质量为质量为5t的汽车，在平直公路上以的汽车，在平直公路上以60kw恒定功率恒定功率从静止开始启动，速度达到从静

17、止开始启动，速度达到24m/s的最大速度后，立即的最大速度后，立即关闭发动机，汽车从启动到最后停下通过的总位移为关闭发动机，汽车从启动到最后停下通过的总位移为1200m，运动过程中汽车所受的阻力不变，求汽车运动，运动过程中汽车所受的阻力不变，求汽车运动的时间。的时间。 (g取取10m/s2)98S98S图图9 9 BCF F1 1=8000N=8000N不变不变, , a a1 1不变，不变，V V1 1，P P1 1 直到直到P PB B=P=Pe e，P P2 2=P=Pe e不变不变F F2 2ff，V V2 2F F2 2aa2 2直到直到C C点，点，F FC C=f=2000N=f

18、=2000N而后而后a=0a=0匀速直线匀速直线P P2 2=P=Pe e不变不变F F2 2ff，V V2 2F F2 2aa2 2直到直到C C点，点，F FC C=f=2000N=f=2000N而后而后a=0a=0匀速直线匀速直线CePP ) 1 (CCVF)(1084020004WBBBeVFPP)2(smFPVBeB/10/F F1 1=8000N=8000N不变不变, , a a1 1不变，不变，V V1 1，P P1 1 直到直到P PB B=P=Pe e，101P Pe e=80000=80000F F1 1=8000,f=2000=8000,f=2000，V VB B=10, V=10, VC C=40=40211/2smmfFasaVtBAB51stBC30BCBC过程，对汽车由动能定理可得：过程，对汽车由动能定理可得：P Pe e t tBCBCf Sf S2 2 1/21/2m vm vC C2 21/21/2m vm vB B2 2代入数据可得：代入数据可得：S S2 275 m.75 m.101(3)(3)求当速度为求当速度为20m/s20m/s时，汽车的加速度是多少？时，汽车的加速度是多少？解：因解：因20m/s10m/s20m/s10m/s，故汽车的功率为故汽车的功率为P Pe e=80000w=80000w，所以：所以：33VPFeN