内容正文:
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第八章 机械能守恒定律
8.1 功与功率
功与功率 重力势能
动能和动能定理 机械能守恒定律
实验:验证机械能守恒定律
Tianchenyi
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情境导入
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功
初中阶段:
一个物体受到力的作用,如果在力的方向上移动一段距离,我们就说这个力对物体做功。
F
F
S
高中阶段:
一个物体受到力的作用,并在力的方向上发生一段位移,我们就说这个力对物体做功。
物体做功的条件:受力,并在这个力的方向上发生位移。
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功
判断下列情形中有无做功?
做功
不做功
做功
不做功
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功
当力与位移成一个角度时,该如何计算物体做的功?
F
F
L
α
α
方法一:把F分解到位移方向上
L
F
F1
F2
F
F1
F2
α
α
W = Fcosα·L
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功
当力与位移成一个角度时,该如何计算物体做的功?
F
F
L
α
α
方法二:把L分解到力F方向上
W = F·Lcosα
L
F
L1
F
L2
α
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功
结论: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。即:
功的国际单位:焦耳(J)
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。
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功
例1:如图,表示物体在力F的作用下水平发生了一段位移,请分别计算这三种情形下力F对物体做的功。设这三种情形下力F和位移的大小都是一样的:F=10N,=2m。角θ的大小如图所示。
功是矢量吗?
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功
正功:
()
负功:
()
功是标量,但有正负之分
正负号反映了力对物体发生位移的作用效果
当力与位移垂直时,
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功
例2:一个木箱放置在匀加速上升的自动扶梯上,随自动扶梯一起上升,跟扶梯保持相对静止。木箱所受的重力对木箱做________功,木箱所受的弹力对木箱做_______功。木箱所受的摩擦力对木箱做_______功。(选填“正”“负”“不做”)
负
正
不做
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功
物体所做的总功:
当一个物体在几个力的共同作用下发生一段位移时,这几个力对物体做的总功,等于各个力分别对物体所做功的代数和,也等于这几个力的合力对物体所做的功。
(1) 物体的总功等于各分力所做功的代数和,即
W总=W1+W2+W3+....+Wn
(2) 先求出合力,然后求总功,表达式为
W总=F合Lcosα
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功
例3:一位质量为60kg的滑雪运动员从高为10m的斜坡自由下滑。如果运动员在下滑过程中受到的阻力为50N,斜坡的倾角为30°,运动员滑至坡底的过程中,所受的几个力做的功各是多少?这些力做的总功是多少?
重力做功:
阻力做功:
支持力做功:
总功:
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功率
物理意义:表示力对物体做功快慢的物理量,是一个标量。
功率:
力对物体做的功W,跟完成这些功所用时间t的比值叫功率,表示物体做功的快慢。
单位:瓦特,简称瓦,符号是W,1W=1J/s, 1kW=1000W
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功率
功率与速度的关系:
F
F
L
α
α
V
V
一物体在力F的作用下以速度V匀速向前运动
为物体的运动速度,可以是瞬时速度,也可以是平均速度大小
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功率
平均功率与瞬时功率:
公式
平均功率:表示在一段时间内力对物体做功的平均快慢。
公式:
瞬时功率:表示在某一时刻力对物体做功的快慢。
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功率
例4:质量m=3kg的物体,在水平力F=6N的作用下,在光滑的水平面上从静止开始运动,运动时间t=3s,求:
(1)力F在t=3s内对物体做的功;
(2)力F在t=3s内对物体做功的平均功率;
(3)力F在3s末对物体做功的瞬时功率。
(1)F=ma,a=2m/s2
L=at2=9m
W=FL=54J
(2)P==18w
(3)v = at = 6m/s
P = = 36w
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功率
额定功率与实际功率
额定功率:是指机器正常工作时的最大输出功率,也就是机器铭牌上标称值。
实际功率:是指机器在工作中实际输出的功率。
注:机器正常工作时实际功率总是小于或等于额定功率,机器只能在短暂时内实际功率略大于额定功率,但不允许长时间超过额定功率。
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课堂小结
功与功率
功
正功
负功
功率
平均功率
瞬时功率
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课后练习
1、如图,人站在台阶式自动扶梯上,随扶梯匀速向下运动,下列说法正确的是( )。
A.人受到的摩擦力做负功
B.人所受的重力做正功
C.人对梯面的压力不做功
D.梯面对人的支持力做正功
B
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课后练习
2、已知发动机的额定功率是汽车长时间行驶时所能输出的最大功率。某型号汽车发动机的额定功率是60kW,在水平路面上的行驶时所受的阻力为1800N,求:
(1)发动机在额定功率下汽车匀速行驶的速度;
(2)假定汽车匀速行驶速度为54Km/h时受到的阻力不变,此时发动机输出的实际功率是多少?
(1)由P=Fv,F=得 v==120km/s
(2)v=54km/h=15m/s,P=F=v=27kw
开二:针对同一个行星
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课后作业
请完成书本P78页的习题2、4、5!
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Thank you!
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