【课件】功与功率+课件高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

8.1功与功率詹姆斯·普雷斯科特·焦耳詹姆斯·普雷斯科特·焦耳（1818年12月24日－1889年10月11日），英国物理学家，出生于曼彻斯特近郊的沙弗特，由于他在热学、热力学和电方面的贡献，皇家学会授予他最高荣誉的科普利奖章。后人为了纪念他，把能量或功的单位命名为“焦耳”，简称“焦”；并用焦耳姓氏的第一个字母“J”来标记。重力势能增大动能增大弹性势能增大如果物体在力的作用下能量发生了变化，则这个力一定对物体做了功。思考：只要有力作用在物体上,这个力就会对物体做功吗?纹丝不动!!搬不起來超重的金砖匀速前进思考：有力,物体也发生了位移，力会对物体做功吗？参赛者拉着庞大的飞机缓慢前进归纳:做功的两个必要条件

缺一不可！W=F·l如何计算功？W=FlcosθF1F2∵W1=F1l

=Fcosθl

W2=0W=W1+W2∴一、功1、概念：物体在力的作用下沿力的方向发生一段位移，则该力对物体做功。2、做功条件：①力；②力的方向上的位移4、单位：N·m国际单位：焦耳（J）1J＝1N·m1J等于1N的力使物体在力的方向上发生1m的位移时所做的功。5、注意：（1）公式只适用于恒力做功。即力的大小和方向恒定且受力物体沿着确定直线运动。（2）功是标量，只有大小，没有方向，但是有正负。3、公式：1.0≤<90 cos>0 做正功2.90<≤180 cos<0 做负功FFlFlF二、功的正负功的公式：W=FlcosααCOSαW物理意义α=π/20≤α＜π/2π/2＜α≤πCOSα=0COSα＞0COSα＜0W=0W＞0W＜0表示力F对物体不做功表示力F对物体做正功表示力F对物体做负功正负功的物理意义：动力学角度能量角度正功力的效果是促进物体的运动，是动力功是描述力在空间位移

上积累效果的物理量，

是过程量。功的正负既

不描述方向也不描述大

小。做功的过程就是能

量转化的过程。负功力的效果是阻碍物体的运动，是阻力(1)、分别求出每个力所做的功，然后求出所有功的代数和。即：W总=W1+W2+……+Wn(2)、先求出物体所受的合力，然后再求出合力的功，即：W总=F合Lcosα求力对物体所做的总功有两种方法：三、总功一个质量m=150kg的雪橇，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。求外力对物体所做的总功。

mg法1：解：对物体受力分析如图所示，建立沿位移方向的坐标系，把力F分解，因此，合外力的总功为W＝(Fcosθ-f)L

=(500×0.8-100)×5J

=1500JθFfmgFN解析：拉力F对物体所做的功为

W1=Flcos37°=2000J。摩擦力F阻对物体所做的功为

W2=F阻lcos180°=-500J。外力对物体所做的总功

W=W1＋W2=1500J。四、功率1.定义：一个力所做的功与完成这些功所用时间的比值。2.公式：3.物理意义：功率是表示物体做功快慢的物理量。

4.单位：J/s瓦特（w）1w=1J/s=1N·m/s常用单位——千瓦（kw）1kw=103w1马力=735w5.标矢性：功率是标量。长时间运动时人的功率为数十瓦，优秀运动员可达1kW长时间运动马的功率为数百瓦鱼游动时功率可达350kW小汽车的功率为数十千瓦至两百千瓦高速列车的功率可达数万kW万吨豪华游轮的功率可达数万kW生活中的功率：例：一个物体在水平恒力F的作用下，以速度v匀速直线运动了一段时间t，在这段时间t内F做功的功率多大?

S例：如图所示，位于水平面上的物体A，在斜向上的恒定拉力作用下，正以v＝2m/s的速度向右做匀速直线运动。已知F的大小为100N，方向与速度v的夹角为37°，求：⑴物体向右运动10s的过程中，拉力F对它做多少功？⑵10s的过程中，拉力F对物体做功的功率是多大？【答案】W=1600JP=160W

功率一般表达式：P=Fv

cosα平均功率与瞬时功率1.平均功率：描述一段时间内物体做功的平均快慢。2.瞬时功率：表示在某一时刻物体做功的快慢。讨论：表示的是平均功率还是瞬时功率？

t表示一段时间时，用公式求平均功率。

当很短很短时，表示瞬时功率。讨论：表示的是平均功率还是瞬时功率？瞬时功率：（v是瞬时速度）平均功率：（v是平均速度）3、求平均功率比较常用（v是平均速度）求瞬时功率（v是瞬时速度）额定功率与实际功率1.额定功率：是指机器正常工作时的最大输出功率。2.实际功率：是指机器在工作中实际输出的功率。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。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。思考：汽车的功率指哪个力做功功率？汽车牵引力的功率。起重机吊起货物的功率呢？钢绳拉力的功率。五、机车启动问题当F=f时，a＝0

，v达到最大

保持vm匀速vF＝

vPa＝mF－f↑→↓↑→→↓↓vm＝

fP(１)、受力分析：1.方式一：以恒定功率启动(２)、起动过程分析：（启动过程中阻力不变）a减小的加速运动（3）、起动过程描述：文字描述：图象描述：汽车先做加速度逐渐减小的变加速直线运动，最终以速度做匀速直线运动。注意：发动机的功率指牵引力的功率而不是指合外力或阻力的功率。c、汽车启动过程中加速度与瞬时速度间的对应关系：（4）、起动过程中的常见问题：a、汽车启动过程结束即达到最大速度的条件：b、汽车启动后所能获得的最大速度：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当汽车的加速度为2m/s2时速度多大？③当汽车的速度为6m/s时加速度多大？例题1：12m/s4m/s1m/s22.方式二：以恒定牵引力起动（１）、受力分析：（２）、起动过程分析：（启动过程中阻力不变）v↑P

＝F

v↑↑→F=f时,a＝0,v达到最大

保持vm匀速运动F

＝vP额a

＝mF－fv↑↓↑→↓→→↓vm＝

fP额继续加速，匀加速运动过程结束当P=P额时，

P不再改变

→→（3）、起动过程描述：文字描述：图象描述：vt0vm汽车先做匀加速直线运动，再做加速度逐渐减小的变加速直线运动，最终以速度做匀速直线运动。v

3、两种起动方式的比较：（1）不同点：以恒定功率起动只有一个变加速阶段，起动过程短，但容易损坏发动机；以恒定牵引力起动有两个加速阶段，起动过程长，但起动平稳有利于保护发动机。（2）相同点：汽车所能达到的最大速度的条件相同，都是当a=0的时候。

1、静摩擦力是不是一定不做功？如果可以做功，一定做负功吗？举例说明以上问题：FAB静摩擦力可以做正功、做负功，也可以不做功。静摩擦力对A做负功：Ｗ＝-f·S静摩擦力对B做正功：Ｗ＝f·S一对静摩擦力做功之和必定为零。A和B相对静止,一起加速运动。2、滑动摩擦力是不是一定做功？可以做正功？负功？v0滑动摩擦力对滑块做负功滑动摩擦力对桌子不做功v0mMSMSmMv0m滑动摩擦力f对物块做负功：滑动摩擦力f对小车做正功：一对滑动摩擦力的总功：滑动摩擦力即可以做正功，也可以做负功，还可以不做功。一对滑动摩擦力对物体作功之和必定为负功。3、作用力和反作用力做功一定是大小相等,正负相反吗?SNSN作用力和反作用力，可以做正功，可以做负功，也可以一个力做功另一个力不做功。SNSNSN质量为5t的汽车，额定功率为P=90kW，设汽车运动时阻力恒为车重的0.05倍。(g=10m/s2)

(1)求汽车沿水平道路行驶的最大速度；

(2)设汽车由静止起沿水平道路做匀加速直线运动，加速度a=0.4m/s2，求汽车维持这一加速度行驶的最长时间。例题2：解：(1)m=5000kg

P=9.0×104W

f=kmg=0.05×5000×10

=2.5×103N

P

=

fvm

vm=P/f=9.0×104/(2.5×103)m/s=36m/svtv1at2vmt1O(2)汽车做匀加速直线运动完毕时，功率达到最大输出功率，有:

F

=f+ma=4.5×103N

v=P/F

=9.0×104/(4.5×103)m/s=20m/s

t=v/a=50s4、两种起动方式的图像：（1）以恒定功率启动：t0P0tF0tatv0（2）以恒定牵引力启动：Pt0Ft0at0vt0一列火车总质量m＝500t，发动机的额定功率P＝6×105W，在水平轨道上行驶时，轨道对火车的阻力f是车重的0.01倍，g取10m/s2。(1)求火车在水平轨道上行驶的最大速度vm；(2)在水平轨道上，发动机以额定功率P工作，当行驶速度为v1＝1m/s时，求火车的瞬时加速度a1；(3)在水平轨道上以36km/h的速度匀速行驶时，求发动机的实际功率P′；【答案】：(1)12m/s(2)1.1m/s2(3)5×105W

质量为m的汽车，启动后沿平直路面行驶，如果发动机的功率恒为P，且行驶过程中受到的摩擦阻力大小一定，汽车速度能够达到的最大值为v，那么当汽车的车速为v/4时，汽车的瞬时加速度的大小为(

)A.P/mv B.2p/mvC.3P/mv D.4P/mvC把动力装置分散安装在每节车厢上，使其既具有牵引动力，又可以载客，这样的客车车辆叫做动车．几节自带动力的车辆(动车)加几节不带动力的车辆(也叫拖车)编成一组，就是动车组，假设动车组运行过程中受到的阻力与其所受重力成正比，每节动车与拖车的质量都相等，每节动车的额定功率都相等．若1节动车加3节拖车编成的动车组的最大速度为120km/h；则6节动车加3节拖车编成的动车组的最大速度为(

)．A．120km/h

B．240km/hC．320km