第8章 第1节 功和功率（教师用书Word）-【状元桥·优质课堂】2023-2024学年新教材高中物理必修第二册（人教版2019）

第八章　机械能守恒定律 第1节　功与功率 [学习目标]　1.理解功和功率的概念，掌握功和功率的计算式(物理观念).2.明确正负功的含义，并会求各个力的功的总和(物理观念).3.能够应用W＝Flcos α、P＝、P＝Fvcos α进行有关计算(科学思维)． 知识点一　功 1．定义：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． 2．公式：W＝Flcos α. 3．功是标(选填“矢”或“标”)量．在国际单位制中，功的单位是焦耳，符号是J. 知识点二　正功和负功 1．正功和负功的判断 由W＝Flcos α可知： (1)当α＝时，W＝0，力F对物体不做功(选填“做正功”“做负功”或“不做功”)． (2)当0≤α<时，W>0，力F对物体做正功(选填“做正功”“做负功”或“不做功”)． (3)当<α≤π时，W<0，力F对物体做负功(选填“做正功”“做负功”或“不做功”)． 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. (2)几个力的合力对物体所做的功． 知识点三　功率 1．定义：功W与完成这些功所用时间t之比． 2．公式：P＝.单位：瓦特，简称瓦，符号W. 3．意义：功率是表示物体做功快慢的物理量． 4．功率是标量(选填“矢”或“标”)． 5．功率与速度 (1)功率与速度关系式：P＝Fv(F 与v方向相同)． (2)若v是平均速度，则P＝Fv表示平均功率；若v是瞬时速度，则P＝Fv表示瞬时功率． (3)应用：由功率与速度关系知，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，要增大牵引力，就要减小速度；但要提高速度和增大牵引力，必须提高发动机的输出功率. 1．判断下列说法的正误． (1)力F1做功10 J，力F2做功－20 J ，则F1比F2做功多．(×) (2)功有正负，说明功是矢量，因此总功是所有外力做功的矢量和．(×) (3)力对物体做功越快，力的功率一定越大．(√) (4)发动机不能在实际功率等于额定功率的情况下长时间工作．(×) 2．如图所示，质量为1 kg的物体，静止在光滑水平面上．现在给物体一个与水平方向成60°角斜向上、大小为10 N的拉力F，物体在拉力F的作用下沿水平面运动了2 s，则在这2 s内，拉力F所做的功是50J，支持力做功0J，重力做功0J. 考点一　功的理解 【情境导学】 仔细观察下面两种情景，人是否对物体做功？ 答案 甲：不做功；乙：做功． 【知识拓展】 1．做功的两个条件：力和物体在力的方向上发生位移，其中位移是物体相对地面的位移． 2．功是过程量，公式W＝Flcos α适用于恒力做功． 3．功是标量，没有方向，但是有正负． 4．功是一个过程量，描述的是力在物体沿力的方向发生位移的过程中的积累效应． 【例题1】 如图所示，坐在雪橇上的人与雪橇的总质量为m，在与水平面成θ角的恒定拉力F作用下，沿水平地面向右移动了一段距离l.已知雪橇与地面间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，则雪橇受到的(　　) A．支持力做功为mgl B．重力做功为mgl C．拉力做功为Flcos θ D．滑动摩擦力做功为—μmgl 思维导引：垂直于位移方向力不做功，位移方向上有拉力F的分力和摩擦力． 答案　C 解析　支持力和重力与位移方向垂直，不做功，选项A、B错误；拉力和滑动摩擦力做功分别为W1＝Flcos θ，W2＝－μ(mg－Fsin θ)l，选项C正确，D错误． 【变式1】 如图所示，质量分别为M和m的两物块A、B(均可视为质点，且M>m)分别在同样大小的恒力作用下，沿水平面由静止开始做直线运动，两力与水平面的夹角相同，两物块经过的位移相同．设此过程中F1对A做的功为W1，F2对B做的功为W2，则(　　) A．无论水平面光滑与否，都有W1＝W2 B．若水平面光滑，则W1>W2 C．若水平面粗糙，则W1>W2 D．若水平面粗糙，则W1<W2 答案　A 解析　设两物块的位移均为l，则F1做功为W1＝F1lcos α，F2做功为W2＝F2lcos α，因F1＝F2，则W1＝W2，选项B、C、D错误，A正确． 考点二　正功和负功 【情境导学】 如图所示，第一个同学做的正功一定比第二个同学做的负功大吗？ 答案 功是标量，功的正负既不表示方向也不表示大小，比较功的大小，只需比较数值的大小，与正负号无关，所以正功不一定比负功大． 【知识拓展】 1．功是标量 (1)功是标量．功的正、负并不表示功的方向，而是表示动力做功还是阻力做功． (2)一个力对物体做负功，往往说成物体克服这个力做功． 2．判断功的正、负的方法 (1)根据力F与物体位移l的夹角α判断——常用于恒力做功的情形． (2)根据力与物体瞬时速度的夹角