第8章 第1节 功与功率（Word教参）-【优化指导】2021-2022学年新教材高中物理必修第二册 (人教版2019)

第1节　功与功率 核心素养 物理观念 科学思维 科学态度与责任 1．理解功的概念，掌握功的计算式。 2．知道功是标量，理解正功、负功的含义。知道几个力对物体所做的总功，是各个力分别对物体做功的代数和。 3．理解功率的概念。能分析汽车发动机功率一定时，牵引力与速度之间的关系 会运用极限思想得到瞬时功率表达式P＝Fv 关注生产生活中常见机械做功、功率大小及其意义。运用所学知识分析、解释实际生活中的现象 [对应学生用书P71] 知识点一 功 1．设物体在力F的作用下发生的位移的大小是l，则分力F1所做的功等于F1l。分力F2的方向与位移的方向垂直，物体在F2的方向上没有发生位移，F2所做的功等于0。因此力F对物体做的功W❶等于F1l。 2．公式：W＝Fl_cos_α。力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小、力与位移夹角的余弦这三者的乘积。 3．功是标(填“矢”或“标”)量。在国际单位制中，功的单位是焦耳，简称焦，符号是J。 知识点二 正功和负功❷ 1．正功和负功：力与位移成不同的角度α❸时，力做功情况也不同。 (1)当α＝时，cos α＝0，W＝0。这表示力F的方向与位移l的方向垂直时，力F不做功。 (2)当0≤α＜时，cos α>0，W＞0。这表示力F对物体做正功。 (3)＜α≤π时，cos α<0，W＜0。这表示力F对物体做负功。 2．总功的计算 当一个物体在几个力的共同作用下发生一段位移时，这几个力对物体所做的总功等于： (1)各个力分别对物体所做功的代数和。即W＝W1＋W2＋W3＋… (2)几个力的合力对物体所做的功。 1．公式W＝Fl cos α中的l是物体运动的路程。(　　×　　) 2．物体只要受力且运动，该力就一定做功。(　　×　　) 3．一个力对物体做了负功，则说明这个力一定阻碍物体的运动。(　　√　　) 4．力F1、F2做的功分别为10 J和－15 J，则力F1比F2做功多。(　　×　　) 5．力F1、F2做的功分别为10 J和－15 J，则力F1和F2做的总功为－5 J。(　　√　　) 知识点三 功率❹ 1．定义：从开始计时到时刻t这段时间内，力做的功为W，则功W与完成这些功所用时间t之比叫作功率。 2．公式：P＝。 3．单位：在国际单位制中，功率的单位是瓦特，简称瓦，符号是W。 4．功率与速度的关系 (1)关系：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。 (2)公式：P＝Fv。 ①若v是平均速度，则P＝Fv计算的是一段时间内的平均功率。 ②若v是瞬时速度，则P＝Fv计算的是某一时刻的瞬时功率。 (3)应用：从P＝Fv可以看出，当发动机的输出功率一定时，牵引力F与速度v成反比，可以通过减小速度提高牵引力，或通过减小牵引力而提高速度。要同时提高速度和牵引力，必须提高发动机的输出功率。 1．由公式P＝知，做功越多，功率越大。(　　×　　) 2．力对物体做功越快，力的功率一定越大。(　　√　　) 3．汽车爬坡时常常需要换高速挡。(　　×　　) 4．沿水平方向运动的物体，速度越大，重力做功的功率越大。(　　×　　) 批注❶：做功的两个不可缺少的因素 a．作用在物体上的力； b．物体在力的方向上发生的位移。 批注❷：功的正(＋)、负(－)，不表示大小，而表示做功的性质，即动力做功还是阻力做功。 批注❸：将力、位移矢量的箭尾移到同一个作用点上。 批注❹：了解一些物体和机器的功率 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。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。 [对应学生用书P72] 探究点一　功　(能量观念之形成) ►情境探究 如图所示，举重运动员在举杠铃，思考：上举过程中，运动员的推力是否做功？举着不动是否做功？ 提示：上举过程做功；举着不动不做功。 ►探究归纳 1．功是过程量，对应一段时间或位移，是力对空间效果的积累，计算功时一定要指明是哪个力在哪个过程对物体做的功。 2．对公式W＝Fl cos α的理解 (1)W＝F·l cos α可理解为功等于力F与沿力F方向的位移l cos α的乘积。 (2)W＝F cos α·l，也可理解为功等于沿位移方向的分力F cos α与位移l的乘积。 (3)适用条件：公式W＝Fl cos α，一般用于计算恒力做功。 ►对点例练 如图所示，小艳同学将手臂与水平面成θ角倾斜地捧着一硬皮本，又将一手机盒放在硬皮本上，手臂、硬皮本、手机盒始终保持相对静止。已知手机盒质量为m，当她保持手臂的姿势不变，匀速水平向前运动了距离x的过程中(　　) A．重力对手机盒做功mgx B．支持力对手机盒做功mgx cos θ C．合力对手机盒做功mgx si