第二单元 功和能 课件 -2023-2024学年高一下学期（中职）物理高教版（2021）通用类

第二单元 功和能 1 01 第一章功 功率 02 第二章动能定理 03 第三章机械能守恒定律及其应用 CONTENT 目录 2 第一章 功 功率 Part 01 3 一个物体受到力的作用，如果在力的方向上发生了一段位移，就说这个力对物体做了功。 功的计算如果物体在恒力F作用下，沿力F的方向发生的位移是s，则力F对物体做的功为 W=Fs 功是由力的大小和在力的方向上的位移的大小确定的，它没有方向，功是标量。在国际单位制中，功的单位是焦耳，简称焦(J，J=N·m)。 一、功 01 第一章功 功率 4 如图2-1所示，可以把力F分解成与位移方向平行的分力F1和与位移方向垂直的分力F2，由于物体在F2的方向上没有发生位移，因此,F2对物体做的功等于零。在物体发生位移s的过程中，F1对物体做的功W=F1s，所以，力F对物体做的功等于F1对物体做的功，而F1=Fcosθ，得出功的表达式为 W=Fscosθ 因此，力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小、力和位移间夹角的余弦三者的乘积。 01 第一章功 功率 01 5 上式中0°≤θ≤180° （1）正功。当0°≤θ＜90°时，cosθ＞0,W＞0,力对物体做正功。 当θ=0°时，cosθ=1，W=Fs，这时力和位移方向相同，力F对物体做的正功最大。 （2）零功。当θ=90°时，cosθ=0,W=0,力对物体不做功。 （3）负功。当90°＜θ≤ 180°时，cos θ＜0，W＜0 ,力对物体做负功。 如果公式W=Fscosθ中的F是几个力的合力，那么式中的θ是合力方向与物体位移方向间的夹角，W就是合力所做的功。可以证明，合力所做的功等于各个分力所做功的代数和。 01 第一章功 功率 01 6 【例题2-1】一个质量是2kg的物体，受到与水平方向成60°角斜向上方的拉力F=10N,在水平地面上移动的距离s=2m,物体与地面间的滑动摩擦力Ff=4N。 求：（1）拉力对物体做的功。 （2）摩擦力做的功。 （3）合力所做的总功。 解：拉力对物体做的功 W1=Fscos 60°=10×2×12=10J 摩擦力做的功 W2=Ffscos180°=4×2×(-1)=-8J 合力所做的总功 W=W1+W2=2J 01 第一章功 功率 7 功跟完成这些功所用时间的比值，称为功率。在物理学中用功率来表示做功的快慢程度，通常用符号P表示功率，如果在时间t内完成的功是W，那么 P=Wt 功率是标量。在国际单位制中，功率的单位是瓦特，符号是W。在工程技术上还常用千瓦做功率的单位，其换算关系为1kW =1 000W。 功率 机器对外做功的功率称为输出功率，也就是机器的有用功率。机器正常工作时允许的最大输出功率，称为额定功率， 额定功率 机器的实际输出功率，称为实际功率。 实际功率 01 二、功率 第一章功 功率 8 01 把W=Fs、v=st代入功率的公式，可得 P=Wt=Fst=Fv 即 P=Fv 因此，功率等于力和物体运动速度的乘积。 在公式P=Fv中，如果v是平均速度，那么由该式求出的功率就是平均功率；如果v是瞬时速度，那么由该式求出的功率就是瞬时功率。 当速度保持一定时，牵引力与功率成正比。所以汽车上坡时，要保持速度不变，必须加大油门，增大输出功率来得到较大的牵引力。 第一章功 功率 9 01 【例题2-2】一艘轮船，发动机的额定输出功率是1.8×105kW,以最大速度航行时所受的阻力是1.2×107N，轮船的最大航行速度是多少？ 分析轮船在水平方向上受到两个力，即牵引力F和阻力Ff，阻力随着速度增大而增大。轮船刚开始行驶速度较小，阻力也较小，此时F＞Ff；轮船加速行驶时随着速度的增大阻力也增大，而牵引力减小；当牵引力和阻力相等时，轮船速度达到最大vm，此时轮船匀速行驶。当发动机的实际输出功率为额定值时，轮船速度达到最大vm。 解轮船速度达到最大时，轮船匀速行驶，即F=Ff。 因为P=Fvm，所以vm=PF=PFf=1.8×1081.2×107=15 因此，轮船的最大航行速度为15m/s。 第一章功 功率 10 第二章 动能定理 Part 02 11 能的概念 如果一个物体能够对外界做功，或者说具有做功的本领，则这个物体具有能量，简称能。不同运动形式的物质对应不同的能，各种不同形式的能量可以相互转化，而且在转化过程中能的总量是守恒的。 功是能量转化的量度。功表示有多少数量的能从一种形式转化为另一种形式。 一、动能 物体由于运动而具有的能称为动能。 02 第二章动能定理 12 02 第二章动能定理 一、动能 如图2-2所示，在光滑的水平面上有一个质量是m的静止的物体，在恒定的水平外力 F作用下开始运动，经过一段位移s后达到的速度是v，在这个过程中，外力F对物体所做的功是W=Fs。如果用Ek表