8.1功与功率 课件-2022-2023学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

人教版物理必修二 第八章 机械能守恒定律 第一节 功与功率(2) 复习回顾 功是能量转换的量度，反映了力在过程中对空间位移的积累 做功的两个必要因素：作用在物体上的力、物体在力的方向上发生的位移。 功的计算：W＝F·l·cos α α为F、l间夹角 l是力的作用点相对地面的位移 功是标量，只有大小没有方向、但有正负。 力对物体做正功，表明此力的效果是促进物体的运动，是动力做功。力对物体做负功，表明此力的效果是阻碍了物体运动，是阻力做功。 几个力对物体所做的总功，等于各个力分别对物体做功的代数和。W总 = W1 + W2 + W3 +······ 讨论交流：功是描述什么的物理量？ 1.一辆手推车上装有很多货物，人推车要用很大的力气。向前推一段距离就要休息一会儿，然后有了力气在推车走。 说明消耗体能 2.如果要你将重物从一楼向六楼上搬，搬运过程中会感觉到累要休息一下 说明也消耗体能 做功的过程是能量转化的过程，做功越多，能量转化得越多，因而功是能量转化的量度。 能量的改变一定伴随着做功过程 能量是标量，相应的功也是标量。功和能的单位也相同。 1、微元法：（无限分割法） 适用范围：力的大小不变，方向变化但和速度夹角不变。 六、求变力做的功 W=Flcosα只适于恒力做功，变力做功怎么求? 当力的大小不变,力的方向时刻与速度同向(或反向)时,把物体的运动过程分为很多小段,这样每一小段可以看成直线,先求力在每一小段上的功，再求和即可。过程无限分小后， 可认为每小段是恒力做功。 在曲线运动或往复运动中，滑动摩擦力、空气阻力等变力的功是力对路程的积累。 用大小不变的水平拉力拉着物块沿半径为R的水平圆轨道运动一周，如图所示，已知该力始终沿切线方向，求此过程中力F做的功。 F F F R 微元法：把圆周分成很多小段，每段都可看成直线，F可以当成恒力，累积一圈： W=F△l1+F△l2 +F△l3+……=F×2πR=2πRF 总结：对过程进行处理：化整为零； W=Fs路程 例题1.用水平拉力拉着物块沿半径为R的水平圆轨道运动一周，如图所示，已知物块与轨道间的动摩擦因数为μ，物块质量为m，求此过程中摩擦力做的功。 Wf = – fΔs1+ （– fΔs2 ）+（– fΔs3 ）+…… = – f（ Δs1+Δs2+Δs3+…… ） = – μmg2πR F 例题2.以一定的初速度竖直向上抛出一个小球，小球上升的最大高度为h，空气阻力的大小恒为Ff，则从抛出点至落回到原出发点的过程中，空气阻力对小球做的功为(　　) A．0 B．－Ffh C．－2Ffh D．－4Ffh C 分段转换法：W总=W1+W2=-F1S1-F2S2 2、平均值法 论述：当力的方向不变，大小随位移L(不是随时间t）均匀变化（或按线性规律变化）时，则力F在位移上的平均值F平均=(F1十F2)/2，再由W=F平均Lcosα 计算功。 适用范围：力的方向不变，大小随位移均匀变化。 平均力：F平均=(F1十F2)/2，F1为初始时刻变力大小，F2为发生位移L后的变力大小。 表达式： 例题3.如图所示，地面上有一根长为L质量为m的铁链条，质量均匀分布，不计粗细，现用手抓着铁链条的一端缓慢往上提，直到另一端也即将离地时，拉力做了多少功？ 由于拉力是均匀变化的，用平均作用力求功，故： 弹力做的功也可以用这种方法 例题4.如图所示，轻弹簧一端与竖直墙壁连接，另一端与一质量为m的木块连接，放在光滑的水平面上，弹簧的劲度系数为k，弹簧处于自然状态。 （1）今用水平力缓慢拉物体，使物体前进距离x，求拉力所做功？ （2）弹簧从拉伸x1到x2的过程中，拉力所做功？ 答案： （1）W=F平均Lcosα=kx/2·x=kx2/2 （2）W’=（kx22/2）-（kx12/2） 3、F—L 图像面积法 O F l O F l 概述：F —L图线与L轴所围的面积等于力F做功的数值。上方面积取正值，表示力做正功；下方面积为负值，代表力做负功. W=S矩形 W=S W=S1-S2 S S矩形 S1 S2 变力做功 适用条件：一般适用于方向不变，大小相对位移成线性变化的变力。（大小非线性变化也可以表示，只是中学阶段可能不能求出具体数值） 例题5、用铁锤将一铁钉击入木块，设木块对铁钉的阻力与铁钉进入木块内的深度成正比.在铁锤击第一次时，能把铁钉击入木块内1 cm，问击第二次时，能击入多少深度？（设铁锤每次做功相等） 分析：本题考查对功概念的理解能力及理论联系实际抽象建立模型的能力，铁锤每次做功都用来克服铁钉阻力做的功，但摩擦阻力不是恒力，其大小与深度成正比，F=-f=-kx.此题可以用平均力法解答，也可以用图象法解答. 解法一：（