【物理】功和功率 课件-2024-2025学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

第八章

机械能守恒定律第1节

功和功率在初中我们已经学过功的初步知识，如果力的方向与物体的运动方向一致，该怎样计算功呢？sFW=FS力F对物体所做的功等于力的大小与物体移动距离的乘积。如图甲所示物体m在水平力F的作用下水平向前行驶的位移为s，求力F对物体所做的功。思考：如果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。s这时应当怎样计算功呢？Fα1.理解功的定义以及进行功的计算2.掌握功率的定义，理解功率和速度的关系、区分平均功率、瞬时功率3.掌握机车启动的基本分析思路一、功(3)不做功的情况W=0①力与位移垂直②位移为零③力为零1.功(1)功的概念：如果一个物体受到力的作用，并且在力的方向上发生了位移，就说这个力对物体做了功。(2)做功的两个必要因素：力和在力的方向上发生位移。Fα建立物理模型FαF2F1WF1=F1·lWF2=F2·0位移方向上的力01分解力求功02分解位移求功Fll1l2αl1=lcosαl2=lsinαW1=Fl

1=FlcosαW2=0W=Flcosα力方向上发生的位移如图所示：力F对物体做功是多少？一、功（4）公式：W=Flcosα力对物体做的功，等于力的大小、位移的大小、力与位移夹角的余弦这三者的乘积。（5）对公式的理解：①力F：为恒力；②位移l：为对地位移；③夹角α：为力与位移的夹角，0-180°范围变化。(6)单位：焦耳符号：J1J=1N×1m=1N·m；1N的力使物体产生1m的位移，做功为1J。(7)功是过程量：对应一段时间或位移，是力对空间的积累效果；计算功时一定要指明是哪个力在哪个过程对物体做的功。注意：计算功时一定要指明是哪个力在哪个过程对物体做的功。1.如图，木板M在外力F作用下载着物块m一起向右做加速运动，木板对物块有没有摩擦力？如果有，摩擦力对物块有没有做功？afl木板对物块有向右的静摩擦力根据功的定义：静摩擦力对物块做功.2、功的理解根据功的定义：2.如图所示，物块A放在木板B上，物块A在恒力F作用下向右运动，A相对于B的位移为x，B向右运动的位移为d，则恒力F对A做的功是多少？lW＝Flcosα＝F(d+x)cos0°＝F(d+x)思考与讨论：力F与位移s同向，根据F-S图像，计算在恒力F=12N力作用下前进5m该力所做的功。s/m0F/N125W=FS=60J由图像可知，以F和S为邻边构成的矩形的面积表示功的大小。F/N0s/mF/N0s/m0s/mF/N变力作用下一段位移每一小段下可近似为恒力，其做功的大小为该小段对应小矩形的面积整个过程中的F所做的功近似等于所有小矩形的面积之和细分为若干等距离小段无限细分适用于F和S同向，图像与坐标轴包围的面积表示功的大小。变力的功3.正功和负功αcosαW的数值功的正负

GFNαvαFvvFαW=0W>0W<0cosα=0cosα>0cosα<0不做功正功负功(1)判断力对物体做正功、负功从能量角度怎样理解功的正负？

正功：1.动力学角度：力对物体是动力2.能量角度：使物体能量增加

负功：1.动力学角度：力对物体是阻力2.能量角度：使物体能量减少2.正功和负功3、总功W＝W1

＋W2

＋W3

＋……方法2:根据功的公式W=FLcosα,其中F为物体所受的合外力;F1v乙F2F3F4方法1:由于功是标量所以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。二、功率一头牛一天能耕地5亩田地一台耕地机1小时耕地约0.8亩田地为了表示做功的快慢，我们引入了功率的概念。它们谁做的功快呢?1.功率(1)在物理学中，一个力所做的功W跟完成这些功所用时间t的比值，叫做功率，用P表示，即。(2)物理意义：功率是描述力对物体做功快慢的物理量。(3)功率的单位:瓦特（W）1J/s=1w1kw=103w力、位移、时间都与功率相联系，这种联系在技术上具有重要意义。二、功率二、功率(4)功率与速度的关系式由w＝FL得：一个沿着物体位移方向的力对物体做功的功率，等于这个力与物体速度的乘积。①公式：P＝Fv②推导FtL因为则：P=FvP一定时，F与v成反比；v一定时，F与P成正比；F一定时，v与P成正比。③适用条件:适用于F与v同向的情况F与v不同向P＝Fvcosα思考与讨论:从P＝Fv可以看出，汽车、火车等交通工具和各种起重机械，当发动机的输出功率P一定时，牵引力F与速度v成反比。你认为应该怎样增大它们的牵引力呢？参考答案：功率P一定时，由P＝Fv知牵引力F与速度v成反比，汽车上坡时司机要使用换成低速档的办法来减小速度，从而得到较大的牵引力。1.以恒定功率启动由P＝F牵v

知P一定时，v增大时，F牵减小，由知，加速度a减小，当

F牵=f阻时，a=0，v最大。即：在额定功率下，物体做加速度减小的加速运动，最终匀速运动。F牵f阻三、机车启动问题2.以恒定加速度启动当P<P额，F牵一定时，由知，a恒定，机车做匀加速直线运动，速度v增大，由P=Fv知，P增大；即：先匀加速,再变加速,最后匀速。F牵f阻达到P额时，

F牵>f阻，保持P额继续加速，机车做变加速直线运动。当F牵=f阻，a=0，v最大。1.如图，一个物体放在水平面上，在与竖直方向成θ角的斜向下的推力F的作用下沿平面移动了距离s，若物体的质量为m，物体与地面之间的摩擦力大小为Ff，则在此过程中(

)A.摩擦力做的功为Ff

scosθB.力F做的功为FscosθC.力F做的功为FssinθD.重力做的功为mgsC2.如图所示，某个力F=10N作用在半径为R=1m的转盘的边缘上，力F的大小保持不变，但方向保持在任何时刻均与作用点的切线一致，则转动一周这个力F做的总功为(

)A.0 B.20πJC.10J

D.10πJB3.一辆小汽车在水平路面上由静止启动，在前5s内做匀加速直线运动，5s末达到额定功率，之后保持额定功率运动，其v—t图象如图2所示．已知汽车的质量为m＝2×103kg，汽车受到地面的阻力为车重的0.1倍，则(

)A．汽车在前5s内的牵引力为4×103NB．汽车在前5s内的牵引力为6×103NC．汽车的额定功率为60kWD．汽车的最大速度为30m/s

BCD一、功1.表达式：2.做功的两个因素：（1）作用在物体上的力（2）物体在力的方向上