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

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 ！ 5 W=F·l 如何计算功？ W=Flcosθ F1 F2 ∵ W1= F1 l = F cosθ l W2 = 0 W = 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·m 1J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 F F l  F l  F 二、功的正负 8 8 功的公式：W=Flcosα α COSα W 物理意义 α=π/2 0≤α＜π/2 π/2＜α≤π COSα= 0 COSα＞0 COSα＜0 W = 0 W ＞ 0 W＜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 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 9 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 10 10 (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 =1500J θ F f mg FN 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=103w 1马力=735w 5.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 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 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=1600J P= 160W 功率一般表达式： P = F v 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