8.1.1功和功率-2024--2025学年高一下册物理人教版（2019）必修第二册

第八章 人教版 高中物理必修二 第1节 功和功率 起重机竖直提升重物时，重物运动的方向一致，则力对物体做的功为力的大小与重物移动距离的乘积。 W=F l F l 温故知新 你还记得初中所学的功的定义吗 1、定义：如果一个物体受到力的作用，并且在这个力的方向上通过一段位移 ，就说这个力对物体做了功。 F l F （1）作用在物体上的力 （2）物体在力的方向上通过的位移 2、做功的两个条件： 一、功 注：力对物体做功与其他因素，诸如物体运动的快慢、运动的性质、接触面是否光滑、物体质量的大小等均无关系。 ①当力F和位移 l 同向时： F l F ②当力F和位移 l 垂直时： W=F·0 W=F l F l F 用分解力的方法求功 l F F α F α F α W2 = 0 F2 F1 当力F和位移 l 成α时： WF1=F1·l WF2=F2·0 新知讲解 用分解位移的方法求功 F l l1 l2 α l1=lcosα l2=lsinα W1= Fl 1= Flcos α W2= 0 除了分解力以外还可以分解位移: W= Flcosα 在力方向发生的位移 新知讲解 3、公式：W = Flcosα （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。） 4、国际单位: 焦耳（焦 J） １Ｊ＝１Ｎ×１m=1N·m 5、功是标量，没有方向，但有正负。 新知讲解 恒力 说明了力的作用效果 （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。 6、说明 （2）公式W = Fl cosα只适用于计算恒力的功，l是物体的位移，不是路程。 Ｆ m M l 新知讲解 辨认力的方向与位移方向的夹角 450 F L 甲 答案：450 450 F L 乙 答案：1350 450 F L 丙 答案：450 450 F L 丁 答案： 1350 方法：将力、位移矢量的箭尾移到同一个作用点上。 绝对值大的，功就大 7、功的大小比较原则 （注：不是正负数的比较原则） 新知讲解 思考：矢量的正、负表示的是方向，功是标量，它的正、负表示什么意思呢？ 二、正功和负功 新知讲解 cosα＞0，W＞0 力对物体做正功, 促进物体的运动 cosα＜0，W＜0 力对物体做负功, 阻碍物体的运动 cosα=0，W =0 力对物体不做功 拓展学习 作用力与反作用力做功 思考：作用力和反作用力做功一定是大小相等,正负相反吗?如果不是，那他们的做功情况有哪些？ 作用力和反作用力做功，其大小不一定相等，正负也不一定相反。 正负功的意义： 1、正负不表示方向，也不表示大小。 负功的物理意义: 正功的物理意义: 表示该力是动力； 表示该力是阻力。 F1 A F2 B 2、某力做多少负功，也可说成“物体克服该力做多少功”（取绝对值） 三、总功的计算 【例题】一个质量m＝150kg的雪橇，受到与水平方向成37°角的 斜向上方的拉力F=500N，在水平地面上移动的距离为5m，物体与 地面间的滑动摩擦力f＝100N，cos 37°＝ 0.8。求 （1）各个力对物体所做的功 （2）各个力对物体做功的代数和 （3）物体所受的合力 （4）合力对物体做的功 【解析】（1）拉力在水平方向的分力为 Fx ＝ Fcos 37° WF＝ Fx l ＝Fl cos 37°＝2 000J 阻力与运动方向相反:Wf ＝ f l cos180°＝－500J, WN＝Wmg＝0 （2）力对物体所做总的代数和， 即W ＝WF+Wf + WN+Wmg＝1500J （3）F合= Fx-f＝ 300N （4）W合＝ F合 l ＝300N×5m＝1500J V F N l F 15 求总功的方法 1.先由W＝Flcos α分别求出每个力所做的功W1、W2、W3…，然后求出所有功的代数和。即： 2.先由力的合成或根据牛顿第二定律求出物体所受的合力F合，然后再求出合力的功，即： W总=F合Lcosα 此时α为F合的方向与l的方向间的夹角 思考一：一台起重机甲在 1min 内把1吨的货物匀速提到预定的高度。另一台起重机乙在 30s 内把1吨的货物匀速提到相同的高度。哪一个做功快呢？ F M 1min F M 30s 做功相同，时间越短，做功越快 思考二：一台起重机甲在 30s 内把1吨的货物匀速提高了10m。另一台起重机乙在 30s 内把1吨的货物匀速提高了5m。哪一个做功快呢？ F M 10m F M 5m 时间相同，做的功越多，做功越快 方法：物理上采用的是利用单位时间内做功的多少来度量做功的快慢 四、功率 新知讲解 1、定义：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 比值定义法 2、定义式： 同时这个公式变形后给我们提供了一种求功的方法，即 W=pt 3、国际单位：瓦特（瓦 W） 1W＝1J/s，技术上常用千瓦（kW），1kW＝1000W，1马力=735W 4、物理意义：反映力对物体做功的快慢。 5、说明：功率是标量，计算功率时，一般不带正负号。 平均功率：描述在一段时间内做功的平均快慢 当 t 很短很短时，此式表示瞬时功率 当 t 表示一段时间时，此式表示平均功率 瞬时功率：表示在某一时刻做功的快慢 6、平均功率和瞬时功率 新知讲解 7、功率的另一种表达式 W＝Flcosα P＝ t W P＝Fvcosα P＝ t Flcosα v＝ t l 若 v表示平均速度，则P 表示平均功率 若v表示瞬时速度，则P 表示瞬时功率 v F α v1 v2 F α v F2 F1 P＝vFcosα P＝Fvcosα 额定功率：指机器正常工作时的最大输出功率，也就是机器铭牌上的标称值。 8、额定功率和实际功率 实际功率：是指机器在工作中实际输出的功率。 几点说明 2.在日常生活中，我们经常说某台机器的功率，或某物体做功的功率，实际上是指某个力对物体做功的功率。例如：汽车的功率就是汽车牵引力的功率，起重机吊起货物的功率就是钢绳拉力的功率。 1.机器不一定在额定功率下工作，机器正常工作时实际功率总是小于或等于额定功率，机器只能在短暂时间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。 9、功率与机械效率的区别 功率是描述物体做功快慢程度的物理量 或 机械效率是描述机械做功时有效利用率的物理量 课 堂 小 结 $$