第八章 第1节 功与功率（Word教参）-【优化指导】2023-2024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 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。能运用所学知识分析、解释实际生活中的现象。 [对应学生用书P102] 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，符号是J。 二、正功和负功 1．正功和负功：力对物体做的功W＝Fl cos α，力与位移成不同的角度α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)当＜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是： (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。 三、功率 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，当发动机的功率一定时，牵引力F与速度v成反比，要增大牵引力，就要减小速度。 1．(物理与生活)如图所示，工人把装有货物的箱子从仓库外搬到仓库内并堆放起来。判断下列说法的正误。(对的画“√”，错的画“×”) (1)箱子只要受力且运动，该力就一定做功。(　　×　　) (2)若甲做功10 J，乙做功－15 J，则甲做功多。(　　×　　) (3)若甲、乙做的功分别为10 J和－15 J，则做的总功为－5 J。(　　√　　) (4)应用公式W＝Fl cos α计算人对箱子做功时，l是箱子运动的路程。(　　×　　) (5)相同时间内甲先堆完等高的一排箱子，说明甲的平均功率大。(　　√　　) (6)若乙举着箱子不动，则乙的瞬时功率为0。(　　√　　) 2．(教材拓展P77)“图8.14”汽车上坡时必须使用低速挡 (1)汽车上坡时为什么用低速挡？ (2)大功率的汽车上同样的坡更容易，为什么？ 提示：(1)由P＝Fv可知，功率一定时，低速行驶可提高牵引力。 (2)功率越大，获得的牵引力越大。 [对应学生用书P103] 探究点一 功 举重是以举起的杠铃重量为胜负依据的体育运动，由抓举和挺举两个项目构成。北京时间2021年12月10日，国际奥委会公布了2028年洛杉矶奥运会的初步设项，举重项目暂时未被列入其中。如图所示，是运动员进行举重比赛的画面。 [问题设计] 上举过程中，运动员对杠铃的力是否做功？举着不动时运动员对杠铃的力是否做功？ 提示：上举过程做功；举着不动不做功。 1．功是过程量，对应一段时间或位移，是力对空间的积累效果；故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。 【例1】 (2022·贵州贵阳高一月考)如图所示，力F大小相等，物体运动的位移l的方向与速度v方向相同，几种情况下物体运动的位移l也相同，下列关于F做功的几种说法正确的是(　　) A．因为有摩擦力存在，计算图甲中力F做的功时，不能用W＝Fl cos 0°计算 B．图乙中力F做的功W＝Fl cos θ C．图丙中力F做的功W＝Fl cos (π－θ) D．因为“功＝合力×位移×合力与位移夹角的余弦”，所以图丁中力F做的功W≠Fl cos θ C　解析：计算力F做的功时，与其他力无关，