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1、第1节,功与功率,学习目标定位,1、理解功的概念会用功的公式WFxcos进行计算.,2、理解正、负功的概念，知道什么情况下力做正功或负功.,3、会求几个力对物体做的总功.,4、能区分平均功率和瞬时功率,5、掌握机车启动的两种方式,本课知识点,一、功二、正功和负功三、功率四、机车启动,举重运动员举起杠铃的过程中，什么力对杠铃做功？能量怎样变化？,问题设计,答案推力对杠铃做功,运动员消耗自身的体能，转化为杠铃的能量,高中物理,复习回顾（初中）,1功的两个要素：_和沿力的方向发生的_,要点提炼,力,2功是一个_量.,位移,过程,3做功的过程就是的过程.,能量变化,高中物理,一、功,高中物理,(1)如
2、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？,l,一、功,W=Fl,F不做功 即 W=0,(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？,初中,高中,W=？,问题设计,一个物体受到力的作用，并在力的方向上发生了一段位移，这个力就对物体做了功如图所示，当恒力F的方向与物体位移x的方向成某一夹角时，如何计算力F对物体做的功？,一、功,人教版高一物理必修二第一节功和功率PPT页PPT课件,人教版高一物理必修二第一节功和功率PPT页PPT课件,l,WF1=F1lWF2=F20,又 F1=F cos,即W=Fcos l,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,
3、F,F2,F1,一、功,人教版高一物理必修二第一节功和功率PPT页PPT课件,人教版高一物理必修二第一节功和功率PPT页PPT课件,高中物理,1、定义：,W=F l cos,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,3、单位,国际单位：焦耳（焦）,单位符号：J,m=1Nm,2、公式,W表示力对物体所做的功；F表示物体所受到得力；是物体所发生的位移；是力F和位移之间的夹角；求功时一定明确要求的是哪一个力在哪一段位移上做的功。,功的计算时，各量要求统一采用国际单位制,条件：适用于恒力做功,一、功,人教版高一物理必修二第一节功和功率PPT页PPT课件,人教版高一物理必
4、修二第一节功和功率PPT页PPT课件,高中物理,4、功是标量,5、物理意义:,描述物体的运动过程的物理量,是力在空间上的积累效果。,人教版高一物理必修二第一节功和功率PPT页PPT课件,人教版高一物理必修二第一节功和功率PPT页PPT课件,练习1：辨认力的方向与位移方向的夹角,答案：,答案：-,答案：,F,S,丁,答案：-,人教版高一物理必修二第一节功和功率PPT页PPT课件,人教版高一物理必修二第一节功和功率PPT页PPT课件,高中物理,二、正功和负功,问题设计,1某物体在水平面上向右运动了x，当物体受到与水平方向夹角为30的恒力F作用时，如图甲所示，力对物体做的功为多少？当物体受到与水平面
5、夹角为150的恒力F作用时(如图乙所示)，力对物体做的功为多少？,答案,2功的正、负的含义是什么？,答案正功表示动力对物体做功；负功表示阻力对物体做功,人教版高一物理必修二第一节功和功率PPT页PPT课件,人教版高一物理必修二第一节功和功率PPT页PPT课件,高中物理,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。,人教版高一物理必修二第一节功和功率PPT页PPT课件,人教版高一物理必修二第一节功和功率PPT页P
6、PT课件,高中物理,要点提炼,2功的正、负并不表示方向，也不表示功的大 小，只表示是动力做功还是阻力做功,正,负,克服,(1)当0 时，W 0，力对物体做 功；(2)当 时，W 0，力对物体做 功，或称物体 这个力做功；(3)当 时，W0，力对物体不做功,1由可知：,人教版高一物理必修二第一节功和功率PPT页PPT课件,人教版高一物理必修二第一节功和功率PPT页PPT课件,3.Fl,1.F=0,2.l=0,不做功3种的情况,有力无距离,有距离无力,有距离有力，BUT互相垂直,人教版高一物理必修二第一节功和功率PPT页PPT课件,人教版高一物理必修二第一节功和功率PPT页PPT课件,方法2：求各
7、个力所做功的代数和,方法1：求几个力的合力所做的功,先求出合外力F，再由 计算。,先分别求出各个力所做的功：,再对各个力做的功求代数和,问题设计,若物体受到多个力的作用，如何计算外力对物体做的总功？,人教版高一物理必修二第一节功和功率PPT页PPT课件,人教版高一物理必修二第一节功和功率PPT页PPT课件,一、正、负功的判断,典例精析,例1如图表示物体在力F的作用下在水平面上发生了一段位移x，这四种情形下力F和位移x的大小都是一样的，则力对物体做正功的是(),C,锐角,锐角,钝角,钝角,A,解析,人教版高一物理必修二第一节功和功率PPT页PPT课件,人教版高一物理必修二第一节功和功率PPT页P
8、PT课件,例2质量为m的小物块在倾角为的斜面上处于静止状态，如图所示若斜面体和小物块一起以速度v沿水平方向向右做匀速直线运动，通过一段位移x.斜面体对物块的摩擦力和支持力的做功情况是()A摩擦力做正功，支持力做正功B摩擦力做正功，支持力做负功C摩擦力做负功，支持力做正功D摩擦力做负功，支持力做负功,典例精析,B,一、正、负功的判断,f与x成锐角,N与x成钝角,解析,人教版高一物理必修二第一节功和功率PPT页PPT课件,人教版高一物理必修二第一节功和功率PPT页PPT课件,二、功的计算,例3 如图所示，一个人用与水平方向成60角的力F40 N 拉一个木箱，在水平地面上沿直线匀速前进了8 m，求：
9、(1)拉力F对木箱所做的功；(2)摩擦力对木箱所做的功；(3)外力对木箱所做的总功,典例精析,(1)拉力对木箱所做的功W1Fxcos 604080.5 J160 J,(2)摩擦力对木箱做负功,f=Fcos 60,(3)外力对木箱所做的总功:WW1W20,W2fx=Fxcos 60160J,解析,人教版高一物理必修二第一节功和功率PPT页PPT课件,人教版高一物理必修二第一节功和功率PPT页PPT课件,二、功的计算,针对训练 如图所示，两个互相垂直的力F1与F2作用在同一物体上，使物体通过一段位移的过程中，力F1对物体做功4 J，力F2对物体做功3 J，则力F1与F2的合力对物体做功为()A7
10、J B1 JC5 J D3.5 J,典例精析,A,WW1W27J,功为标量，合力做功等于F1与F2做功的代数和,解析,人教版高一物理必修二第一节功和功率PPT页PPT课件,人教版高一物理必修二第一节功和功率PPT页PPT课件,课堂要点小结,功,人教版高一物理必修二第一节功和功率PPT页PPT课件,人教版高一物理必修二第一节功和功率PPT页PPT课件,高中物理,二、功率,人教版高一物理必修二第一节功和功率PPT页PPT课件,人教版高一物理必修二第一节功和功率PPT页PPT课件,对比：收割玉米的快慢,人教版高一物理必修二第一节功和功率PPT页PPT课件,人教版高一物理必修二第一节功和功率PPT页P
11、PT课件,2.功率的单位:,瓦特（W）,1.物理意义：表示力对物体做功快慢的物理量。,(单位时间做功的多少),一、功率：,力对物体做的功W跟完成这些功所用时间t的比值叫功率,定义式：,是标量,1kW1000W,人教版高一物理必修二第一节功和功率PPT页PPT课件,人教版高一物理必修二第一节功和功率PPT页PPT课件,4.功率的另一表达式,v可以是瞬时速度,也可以是平均速度大小是F与v方向的夹角，当=00时P=Fv,3.P=W/t求出来的是力在一段时间内做功的平均快慢程度，即平均功率。,人教版高一物理必修二第一节功和功率PPT页PPT课件,人教版高一物理必修二第一节功和功率PPT页PPT课件,1
12、.平均功率：描述在一段时间内做功的平均快慢,2.瞬时功率：表示在某一时刻做功的快慢,二、平均功率和瞬时功率,求平均功率：,求瞬时功率：,（v是平均速度）,（v是瞬时速度）,人教版高一物理必修二第一节功和功率PPT页PPT课件,人教版高一物理必修二第一节功和功率PPT页PPT课件,3(功率的计算)一个质量为m的小球做自由落体运动，那么，在前t秒内重力对它做功的平均功率 及在t秒末重力做功的瞬时功率P分别为(t秒末小球未着地)()A.mg2t2，P mg2t2B.mg2t2，Pmg2t2C.，Pmg2tD.mg2t，P2mg2t,C,解析,典例精析,三、平均功率与瞬时功率的区别,人教版高一物理必修
13、二第一节功和功率PPT页PPT课件,人教版高一物理必修二第一节功和功率PPT页PPT课件,高中物理,针对训练 如图所示，从空中以40 m/s的初速度平抛一重为10 N的物体，物体在空中运动3 s落地，不计空气阻力，取g10 m/s2，则物体落地前瞬间，重力的瞬时功率为()A300 W B400 WC500 W D700 W,A,竖直方向自由落体,解析,三、平均功率与瞬时功率的区别,例、质量m=3kg的物体，在水平力F=6N的作用下，在光滑的水平面上从静止开始运动，运动时间t=3s，求：（1）力F在t=3s内对物体做的功；（2）力F在t=3s内对物体做功的平均功率;（3）力F在3s末对物体做功的
14、瞬时功率。,解:已知m=3kg,F=6N,v0=0,t=3s a=F/m=2m/s2;l=v0t+1/2at2=9m,vt=v0+at=6m/s(1)W=Fl=54J(2)P=W/t=18W(3)P1=FVt=36W,三.额定功率vs实际功率,1.额定功率:,2.实际功率:,实际功率应小于或等于额定功率,不能长时间大于额定功率,否则会损坏机器,应尽量避免。,机械或用电器正常工作状态下所能输出的最大功率叫额定功率,机器工作时实际输出的功率,也就是机器铭牌上的标称值。,高中物理,说 明：,1.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：汽车发
15、动机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,高中物理,2.功率vs机械效率区别,功率是描述物体做功快慢程度的物理量,机械效率是描述机械做功时有效利用率的物理量,快慢,好坏,高中物理,汽车的功率,汽车在行驶的过程中，发动机的最大功率等于额定功率。,P=F v,汽车功率,汽车的牵引力,汽车的瞬时速度,汽车加速运动的情况有两种：1、以额定功率P额启动;2、在恒定的牵引力F作用下匀加速启动。,高中物理,类型1：机车以恒定功率 P 启动,机车启动问题,PF v,发动机的实际功率,发动机的牵引力,机车的瞬时速度,当F=F阻时，a0，v达到最大,保持 vm匀速,v,加速度逐渐减小的
16、变加速直线运动,匀速直线运动,高中物理,vm,机车以恒定功率启动的v t 图,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。,高中物理,练习、静止的列车在平直轨道上以恒定的功率起动，在开始的一小段时间内，列车的运动状态是（）A、列车做匀加速直线运动 B、列车的速度和加速度均不断增加 C、列车的速度增大，加速度减小 D、列车做匀速运动,高中物理,1、没有达到最大速度时，有瞬时加速度。,2、达到最大速度时，a=0 F牵=f,注意：发动机的功率是指牵引力的功率而不是指合外力或阻力的功率。,汽车的两种运动状态,高中物理,例1、汽车发动机的额定功率为60KW，汽车的质量为5t，汽车在水
17、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:汽车所能达到的最大速度是多大？当汽车的速度为5m/s时加速度多大？当汽车的加速度为2m/s2时速度多大？,12m/s,4m/s,1.4m/s2,高中物理,类型2：机车以恒定加速度 a 启动,机车启动问题,当F=F阻时,a0,v达到最大,保持 vm匀速,加速度逐渐减小的变加速直线运动,匀速直线运动,PF v,当P=P额时，保持P额继续加速,匀加速直线运动,高中物理,机车以恒定加速度启动的v t 图,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。,vm,高中物理,例2、汽
18、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。若汽车从静止开始，保持以0.5m/s2的加速度做匀加速直线运动，这一过程能维持多长时间？汽车所能达到的最大速度是多大？,F=7500N,v=8m/s,t=16s,12m/s,高中物理,当汽车发动机的功率一定时，根据P=Fv知，牵引力与速度成反比，所以通过减小速度来增大牵引力，使汽车能顺利上坡。,1、汽车上坡时，司机一般要“换挡”减小车速，使汽车以较小的速度爬坡，为什么呢？请用今天所学的知识加以解释。,2、汽车上坡时，若不减小车速，司机应采取什么措施？为什么？,加大油门，增大输出功率，
19、来获得较大的牵引力。,联系实际 学以致用,课堂要点小结,功率,自我检测,高中物理,1(对功的理解)关于功的概念，以下说法正确的是()A力是矢量，位移是矢量，所 以功也是矢量B功有正、负之分，若某个力 对物体做负功，表明这个力 对该物体的运动起阻碍作用C若某一个力对物体不做功，说明该物体一定没有位移D合力的功等于各分力做的功 的矢量和,1,2,3,B,F为动力,F为阻力,位移不为0,解析,高中物理,2(对正、负功的判断)如图所示，一端可绕O点自由转动的长木板上方放一个物块，手持木板的另一端，使木板从水平位置沿顺时针方向缓慢旋转，则在物块相对于木板滑动前的过程中()A重力做正功 B摩擦力做负功C摩
20、擦力不做功 D支持力不做功,1,2,3,解析,高中物理,1,2,3,3(功的计算)如图所示，在光滑水平面上，物体受两个相互垂直的大小分别为F13 N和F24 N的恒力，其合力在水平方向上，从静止开始运动10 m，求：(1)F1和F2分别对物体做的功是多少？代数和为多大？(2)F1和F2合力为多大？合力做功是多少？,（1）根据功的公式,WW1W218 J32 J50 J,解析,高中物理,1,2,3,3(功的计算)如图所示，在光滑水平面上，物体受两个相互垂直的大小分别为F13 N和F24 N的恒力，其合力在水平方向上，从静止开始运动10 m，求：(1)F1和F2分别对物体做的功是多少？代数和为多大？(2)F1和F2合力为多大？合力做功是多少？,（2）由勾股定理,合力F做的功WFx510 J50 J,解析,4(机车启动问题分析)一辆轿车质量为m，在平直公路上运行，启动阶段轿车牵引力保持不变，而后以额定功率继续行驶，经过一定时间，其速度由零增大到最大值vm，若所受阻力恒为f.则关于轿车的速度v、加速度a、牵引力F、功率P的图像正确的是(),1,2,3,4,ACD,解析,
