11.3 功 功率 （课件）-2024-2025学年教科版八年级物理下册

3.功 功率 第1课时 功 教科版八年级物理下册 学习目标 1.知道力学中的功的含义，理解做功的两个必要因素； 2.掌握功的计算公式和单位，会用公式进行计算。 情境导入 请说出下列词语中“功”的含义： 功劳 立功 大功告成 事半功倍 贡献 成效 在日常生活中凡是人们从事了脑力和体力劳动，都叫做“功”。 思考：物理中的功又有什么含义呢？ 观察：下列现象中有哪些共同点？ 物体受到了力的作用； 物体在力的方向上移动了一段距离。 观察 如图所示，小明水平推箱子，虽然费了力气，但箱子没有移动；小聪用力将箱子拉动了。他们的效果相同吗？如何解释呢？ 不相同。小聪用力将箱子拉走了,小明费力推箱子,但箱子没有移动。 探究新知 知识点1 做功 物理学中规定：如果物体受力且沿受力方向移动一定的距离，就说力对物体做了功。 马拉车 F F s 拉力对车做了功 做功的两个必要因素： 必要因素 （作用在物体上的力） F （物体在力的方向上移动的距离） s 二者缺一不可！ F F s F F s F F s 人用力推车而没推动 s___0 F___0 有力无距离 （劳而无功） 做功了吗？ ≠ = 冰壶在平滑的冰面上滑行 s ≠ 0 F = 0 无力有距离 （不劳无功） 做功了吗？ 做功了吗？ 提箱子在水平路上走 s ≠ 0 F ≠ 0 有力有距离，但力和距离垂直 （垂直无功） 力的方向与运动方向垂直 例1 [北京中考]如图所示的情境中，人对物体做功的是（ ） A.用力搬石头没有搬动 B.将重物从地面拉到高处 C.推一块大石头没推动 D.使箱子沿水平方向做匀 速直线运动 符合做功的两个条件 B 针对训练 知识点2 功的计算 思考：做功的多少和什么因素有关系呢？ 比较甲、乙，升高相同高度，_____图拉力做的功多， 比较甲、丙，相同的拉力， ______图拉力做的功多。 G G 2G 2G G G 1m 1m 2m F F F 甲 乙 丙 乙 丙 根据以上分析说明做功多少与__________ ______和__________ __________________有关。 作用在物体 上的力 物体在力的 方向移动的距离 1.物理学中规定：功等于力与物体沿力的方向移动距离的乘积。 2.公式： W = Fs 功 力 物体沿力的方向移动的距离 牛（N） 米（m） 3.国际单位：牛顿·米，简称牛·米，符号：N·m。 焦耳 焦耳（J） 1J = 1N·m 1J = 1N·m 意义：1 N的力使物体在力的方向上，通过1 m的距离时所做的功为1 J。 1J有多大？ 把1个鸡蛋举高2m，做的功大约是1J。 W = Fs 公式注意事项： 1. F和s必须具有同体性，即F和s必须对应同一物体； 2.公式中F的单位必须是N，s的单位必须是m，那么功的单位才是J； 3. F、s必须具有同时性，即力F在使物体沿着力的方向移动距离s的过程中，应始终作用在物体上； 4. F、s必须具有同向性，即距离s必须是物体在力F的方向上移动的距离。 【例题】如图所示，用20N的水平推力，使重为100N的物体在水平桌面移动0.5m。试求推力和重力对物体做的功。 解：推力20N，物体在推力的方向移动距离为0.5m，则推力做功 W=Fs=20N×0.5m=10J 重力沿竖直方向，而物体在竖直方向上没有发生移动，所以重力做功为零。 针对训练 例2 [宜昌中考]小明同学用40N的水平推力推着重100N的书箱在水平地面上前进了2m，松开手后，书箱仍向前滑行了1m，整个过程中小明做功_____J，书箱的重力做功_____J。 分析是否做功： ①推动过程中，书箱在小明的推力方向上移动了距离，小明做功； ②滑行过程中，书箱向前移动了距离但不受小明的推力，小明不做功； ③书箱在重力方向上没有移动距离，重力不做功。 80 0 W=Fs=40N×2m=80J W=Fs=100N×0m=0J 思考：使用动滑轮可以省力，是否也可以省功呢？ 次数 直接测量的物理量 计算物理量 1 2 3 G/N F1/N F2/N H1/m H2/m GH1 F2H2 被拉物体所受的重力与物体上升高度的乘积，是功 人对绳子自由端的拉力与绳子自由端被提起的高度的乘积，也是功 GH1 F2H2 = 功的原理：使用任何机械都不能省功。 随堂练习 1.下列说法中正确的是（ ） A.用手从地面竖直提起水桶，手竖直向上的拉力对水桶做了功 B.提着水桶在路面上水平向前移动一段路程，手竖直向上的拉力对水桶做了功 C.抛出手的铅球在空中向前运动的过程中，推力对铅球做了功 D.用力推一辆汽车，汽车静止不动，推力在这个过程中对汽车做了功 A 2. 现有甲、乙、丙三个质量不同的物体(m甲>m乙>m丙)，在相等的恒力F作用下，分别在水平方向、沿斜面向上、竖直方向通过了相等的距离s，如图所示。F在三种情况下做的功分别为 W甲、W乙、W丙，三者大小判断正确的是（ ） A. W甲>W乙>W丙 B. W甲<W乙<W丙 C. W甲=W乙=W丙 D. W甲=W乙<W丙 C 3.小龙背着质量为25kg的实验器材从实验楼的一楼上到三楼，又沿着走廊水平走了5m到达实验室。每层楼高3m，小龙对实验器材做功_______J。若在搬运实验器材的整个过程中小龙总共做功4500J，则小龙自身体重_______kg。（g=10N/kg） 1500 50 4.如图所示，质量为50kg的同学在做仰卧起坐运动。若该同学上半身的质量约为全身质量的 ，则她上半身的重力约为______N。她在一段时间内做了40个仰卧起坐，每次上半身重心上升的距离均为0.3m，则她在这段时间内克服重力做的 功约为______J。（g取10N/kg） 300 3600 课堂小结 功 做功的两个必要因素 作用在物体上的力 物体在这个力的方向上移动的距离 不做功的三种情况 有力无距离 有距离无力 力与距离垂直 功的计算公式 W=Fs 功的原理 使用任何机械都不能省功 $$3.功 功率 第2课时 功率 教科版八年级物理下册 要把一车砖送到楼上，工人搬运可能需要几个小时，如果用吊车搬运，几分钟就可以完成。 你觉得应该怎样表示做工的快慢？ 情境导入 谁对货物做功快？ 做功相同，左边用时更少，做功更快。 上行高度相同，重物相同，时间不同 1. 比较做功快慢的方法 探究新知 知识点1 功率 上行高度相同，时间相同，桌子更重 谁对货物做功快？ 用时相同，左边做功更多，做功更快。 探究归纳：做功的快慢与做功的多少和做功时间这两个因素有关。 比较做功快慢的方法： 方法一： W甲=W乙时，用时间短的物体做功快； 方法二： t甲= t乙时，做功多的物体做功快。 做功的多少和做功的时间都不相同，这种情况下又该怎样比较做功的快慢呢？ 35 比较物体运动快慢 方法一：时间相同，路程大的速度快。 方法二：路程相同，用时少的速度快。 方法三：看单位时间内通过的距离v=s/t。 比较做功的快慢 方法一：时间相同，做功多的做功快。 方法二：做功相同，用时少的做功快。 方法三：看单位时间内完成的功。 1.定义：功与完成这些功所用时间之比叫作功率。 2.物理意义：表示做功的快慢。 3.表达式： 2. 功率 4.国际单位： 焦耳（J） 秒（s） 焦/秒（J/s） 瓦特（W） 1 W = 1 J/s 常用的功率单位还有千瓦(kW)、兆瓦(MW) ： 1 kW = 103 W 1 MW = 106 W 瓦特 9 功率与功的比较 功 功率 物理意义 概念 符号 公式 单位 联系 力的作用成效 表示做功的快慢 力与物体在力的方向上移动距离的乘积 功与做功所用的时间之比 W P 焦耳（J） 瓦特（W） W = Fs W = Pt 说一说 当物体在力 F 的作用下，以速度 v 沿力的方向做匀速直线运动时，力 F 做功的功率 即，减小速度 v 就可以增大牵引力 F。 因此驾驶功率一定的汽车，有经验的司机在上坡时总要减速行驶。 一艘货轮在长江某河段行驶，50s内匀速通过200 m 的路程，其牵引力为 5×105 N。求： （1）货轮行驶的速度； （2）牵引力做的功； （3）牵引力的功率。 针对训练 3. 生活中的功率 功率是机器的主要性能指标之一。 机器在1 s内做160 kJ的功。 功率160 kW表示什么物理意义？ ——要根据实际需要选择功率合适的机器 盾构机、内燃机车发动机的功率为数千千瓦 电力机车、万吨级远洋货轮发动机的功率可超过一万千瓦 我国的长征五号运载火箭发动机的功率超过一百万千瓦 18 每台机械都有它的额定功率。请查阅资料或查询互联网，了解什么是额定功率，并调查下表中列出的几种机械，把它们的型号和额定功率填入表内。 调查机械的功率 机械名称 汽车 电动自行车 摩托车 洗衣机 型号 额定功率/kW 例题 大石头的质量为 6 t，起重机在 15 s 内将大石头沿竖直方向匀速提升 1 m，起重机提升大石头的功率是多少？g取 10 N/kg。 知识点2 功率的计算 解 因为匀速提升，起重机提升大石头的拉力与大石头所受的重力相等，即 F = G = mg = 6×103 kg×10 N/kg = 6×104 N 大石头在拉力的方向上移动的距离 s = 1 m 所以拉力做的功 W = Fs = 6×104 N×1 m = 6×104 J 功率 起重机提升大石头的功率是 4×103 W。 在解决功率问题时，首先需要明确是哪个力的功率，然后确定该力做的功和做功的时间，再根据功和功率的公式进行求解。 策略提炼 在平直公路上匀速行驶的汽车，发动机的实际输出功率为60kW，速度为30m/s，则下列说法中错误的是（ ） A.汽车受到的牵引力是2000N B.汽车受到的阻力是2000N C.牵引力做功是60000J D.行驶10s牵引力做功6×105J C √ × √ 故阻力与牵引力相等 t 未知 W = Pt =60000W×10s=6×105J √ P v t = 10s 针对训练 ⭐比较功率的方法 1. 如图是一场篮球比赛中某同学某次投篮过程的分解动作示意图，第一阶段将球举过头顶，第二阶段球出手，在第一阶段和第二阶段手对篮球的作用力是否做了功？ 随堂练习 由图可知，第一阶段该同学将篮球举过头顶，手作用力的方向向上，篮球在手作用力的方向上移动了距离，这一阶段该同学对篮球做功。 第二阶段篮球出手，手对篮球没有施加作用力，篮球在重力作用下做斜抛运动，第二阶段手对篮球没有做功。 2. 如图所示，超市中，小李用 20 N 的水平力推重为 300 N 的购物车，购物车在 10 s 内沿水平方向前进了 10 m。求推力对购物车所做的功和功率。 解：推力对购物车做的功 W = Fs = 20 N×10 m = 200 J， 推力对购物车做功的功率 3. 小聪和小明各自把一捆质量相等的书从一楼搬上三楼，小明用了60s，小聪只用了40s，小明和小聪相比，谁对书做功的功率更大一些？ 解：小聪对书做功的概率更大一些。 功率的大小取决于做功的多少和所用时间的长短。两人各把一捆质量相等的书从一楼搬到三楼，做的功一样多，但小聪用的时间比小明少，所以小聪对书做功的功率更大一些。 4. [雅安中考]一辆汽车以恒定的功率在平直的公路上做直线运动，其 v-t 图象如图所示，在第 10 s 时速度达到 15 m/s，通过的路程为 80 m。求： （1）在 0~10 s 内汽车的平均速度。 解：在 0~10 s 内汽车通过的路程 s = 80 m， 则在 0~10 s 内汽车的平均速度 （2）设汽车在匀速行驶过程中所受阻力不变，大小为 f = 4000 N，求汽车匀速行驶时的功率。 解：10 s 后汽车做匀速直线运动，速度 v' = 15 m/s， 此时汽车受到的牵引力和阻力是一对平衡力， 大小相等，则牵引力 F = f = 4000 N， 由 可得， 汽车匀速行驶时的功率 P = Fv' = 4000 N×15 m/s = 6×104 W （3）在 0~10 s 内汽车发动机产生的牵引力所做的功。 解：因为汽车的功率不变， 所以在 0~10 s 内汽车发动机产生的牵引力所做的功 W = Pt = 6×104 W×10 s =6×105 J 功率 公式 概念 物理意义 单位 功率是表示物体做功快慢的物理量 功与做功所用时间之比 瓦特，符号W，1kW = 1000W 课堂小结 $$nullnullnullnullnull