[理化生]1 功 功率.ppt

1,1 功 功率,第五章,机 械 能,2,3,功和能的概念是物理学中重要的基本概念.能的转化和守恒定律是自然界中最重要、最普遍、最基本的客观规律.,4,涉及本章知识的命题不仅年年有、题型全、分量重，而且多年的高考压轴题均与本章的功、能知识有关.,5,1.复习中要抓住功是能量变化的量度这条主线，多方面多角度理解功的概念.功和功率的分析和计算是高考考查的一个重点，对考生能力要求比较高，解决此类问题必须抓准物理实质，建立相关物理模型.,6,2.动能定理是一条适用范围很广的物理规律.解题的优越性很多，特别是涉及变力做功的问题.历年高考对本章知识的考查以考查该定理的试题为最多，在不同题型、不同难度的试题中都对该定理有相当分量的考查.复习中动能定理还应注意结合牛顿定律的应用.,7,3.对于功、能知识与牛顿运动定律、圆周运动、动量守恒定律及电磁学等知识相联系的综合应用，要能够正确分析问题所涉及的物理过程，对作用过程复杂的问题要能够正确合理地把全过程划分为若干阶段，正确分析各阶段的物理实质.,8,4.机械能守恒定律在力学中的地位是显而易见的，在复习中要最大限度地发挥它的作用.,9,机械能,恒力功：W=Flcos,功率,平均功率： 瞬时功率P=Fvcos,功能关系,重力做功与重力势能变化：WG=Ep1-Ep2=-Ep 弹力做功与弹性势能变化：W弹=Ep1-Ep2=-Ep 动能定理:W总=Ek2-Ek1=Ek探究功与速度变化的关系,功,机械能,10,重力和弹簧弹力以外的其他力做功与机械能变化： W外=E2-E1=E 滑动摩擦力或介质阻力Ff做功与系统内能变化：|E内|=|WFf|=Ffs相对,机械能,动能： 重力势能：Ep=mgh 弹性势能： 机械能守恒：Ek1+Ep1=Ek2+Ep2或Ek=-Ep 验证机械能守恒实验,功能关系,11,一、功 1.功的定义:物体受到 的作用，并且在力的方向上发生了一段 ，就叫力对物体做了功. 2.做功的两个必要因素 (1)作用在物体上的 ；(2)物体在 .,力,位移,力,力的方向上发生了位移,12,3.功的计算公式 ，为F与l方向间的夹角，单位“J”，1J=1Nm 4.功的正负 (1)若=/2，WF= ，力F对物体不做功.若00，力F对物体做 功.若/2，WF0，力F对物体做 功. (2)功是标量：功的正负不表示方向，正功表示 ，负功表示 ，功的多少看绝对值大小.,W=Flcos,0,正,负,动力做功,阻力做功,13,5.功的意义功是力对空间的积累量，功是 . 6.功是过程量，即做功必定对应一个过程（位移），应明确是哪个力在哪一过程中的功.,能量转化的量度,14,1.如何判断力是否做功？ (1)看力F与位移l的夹角，若=/2，W=0；若00；若/20；若/2，W0. (3)看物体间是否有能量转化，若有能量转化，则必有力做功. 注意：力对物体做负功，常说成物体克服此力做了功.,15,2.恒力做功的计算 用公式W=Flcos求恒力的功.可用以下两种方法处理： (1)分解位移：将物体的位移分解为沿F方向上和垂直F方向上的两个分位移l1和l2，则F做的功W=Fl1=Flcos. (2)分解恒力：将力F分解为沿l方向和垂直l方向的两个分力F1和F2，则F做功W=F1l=Fcosl.,16,3.合外力做功的计算 （1）先用平行四边形定则求出合外力F合，再由W合=F合lcos计算功，条件是：F合在整体运动过程中保持不变. （2）先分别求出各个外力做的功W1、W2、W3，再把各个外力的功求代数和，即W合=W1+W2+W3+.,17,4.变力做功怎样求？ (1)转化为恒力做功：在某些情况下，通过等效变换可以将变力做功转换成恒力做功，于是可以用W=Flcos求解. (2)用动能定理：W总=Ek，Ek是物体动能的增量，如果物体受到的除某个变力以外的其他力所做的功均能求出，那么用动能定理就可以求出这个变力所做的功.,18,(3)用W=Pt：利用此式可求出功率保持不变的情况下变力所做的功. (4)用图象法：在F-l图象中，图线和横轴所围成的面积即表示力所做的功. (5)用平均值：当力的方向不变，而大小随位移线性变化时，可先求力的算术平均值，再把平均值当成恒力，用功的计算式求解：,19,(6)用功能原理：除系统内重力和弹力以外的其他力对系统所做功的代数和等于系统机械能的增量. (7)当力的大小不变，而方向始终与运动方向相同或相反时，这类力的功等于力和路程（不是位移）的乘积，如滑动摩擦力、空气阻力做功等.,20,5.一对作用力和反作用力做功的特点如何？ (1)一对作用力和反作用力在同一段时间内，可以都做正功或者都做负功，或者一个做正功、一个做负功，或者都不做功. (2)一对作用力和反作用力在同一段时间内做的总功可能为正、可能为负、也可能为零. (3)一对相互作用的摩擦力做的总功可能为零(静摩擦力)、可能为负(滑动摩擦力)，但不可能为正.,21,1.力做功正、负的判断 如图，物体沿弧形轨道滑下后进入足够长的水平传送带，传送带以图示方向匀速运转，则传送带对物体做功情况可能是( ) A.始终不做功 B.先做正功后不做功 C.先做负功后做正功 D.先做负功后不做功,ABD,22,如图所示，A、B叠放着，A用绳系在固定的墙上，用力F拉着B向右移动，则下列说法中正确的是(A未脱离B)( ) A.拉力F对B做正功 B.绳的拉力对A不做功 C.B给A的摩擦力对A做正功 D.A给B的摩擦力对B做负功,ABD,23,2.功的计算 如图所示，质量为m的物体沿倾角为的粗糙斜面下滑了一段距离l，物体与斜面间的动摩擦因数为，试求物体所受各力在下滑过程中对物体所做的功，及这些力所做的总功.,24,重力做功W=mglsin 弹力做功W1=0 摩擦力做功为W2=-mglcos 外力对物体所做的总功为 W总=mgl(sin-cos),25,如图所示，质量为m的小球用长L的细线悬挂而静止在竖直位置.在下列三种情况下，分别用水平拉力F将小球拉到细线与竖直方向成角的位置.在此过程中，拉力F做的功各是多少？ (1)用F缓慢地拉；( ) (2)F为恒力；( ),D,B,26,(3)若F为恒力，而且拉到该位置时小球的速度刚好为零.( ) 可供选择的答案有 A.FLcos B.FLsin C.FL(1-cos) D.mgL(1-cos),BD,27,二、功率 1.功率是描述力做功 的物理量，是功与所用时间的比值. 2.功率的定义式 ，导出公式P=Fvcos.其中是F与v的夹角.,快慢,P=W/t,28,说明：定义式中求出的是平均功率，若功率一直不变，同时也是瞬时功率. 导出式中若v为平均速度，则P为平均功率；若v为瞬时速度，则P为瞬时功率，式中为力F与物体速度v之间的夹角.,29,3.功率是标量. 4.功率的单位为瓦(W)、千瓦(kW)，其换算关系为：1kW=1000W. 5.从功率“P=W/t”可以得出计算功的另一种方法 .“kWh”是功的单位，它与“J”的换算关系为： .,W=Pt,1kWh=3.6106J,30,6.额定功率：任何机械都有一个长时间正常工作而不损坏机械的最大输出功率，这个最大输出功率叫做机械的额定功率. 7.实际功率：机械工作时的功率叫做实际功率，实际功率可以 额定功率. 8.重力的功率可表示为PG=mgvy，即重力的瞬时功率等于重力和物体在该时刻的竖直分速度之积.,小于或等于,31,6.机车以恒定功率启动和匀加速启动有什么区别？ 当汽车从静止开始沿水平面加速运动时，有两种不同的加速过程，但分析时采用的基本公式都是P=Fv和F-f=ma,32,(1)恒定功率启动：由公式P=Fv和F-f=ma知，由于P恒定，随着v的增大，F必将减小，a也必将减小，汽车做加速度不断减小的加速运动，直到F=f，a=0，这时v达到最大值,33,(2)匀加速启动：最大速度为,34,要注意两种加速运动过程的最大速度的区别.运动中v与t关系如图,35,3.功率的分析与计算 跳绳是一种健身运动.设某运动员的质量为50kg,他1min跳绳180次.假定在每次跳跃中，脚与地面的接触时间占跳跃一次所需时间的 ，则运动员跳绳时克服重力做功的平均功率是多少瓦？（g取10m/s2) 75W,36,如图所示，将质量为m的小球以初速度v0从A点水平抛出，正好垂直于斜面落在斜面上B点.已知斜面的倾角为,则 （1）小球落到斜面上B点时重力做功的瞬时功率为 ;,mgv0cot,37,（2）小球从A到B过程中重力做功的平均功率为 .,38,4.机车启动问题的计算 汽车发动机的额定功率为60kW，汽车的质量为5t，汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重的0.1倍，g=10m/s2. (1)汽车保持额定功率不变从静止启动后，汽车所能达到的最大速度是多大？当汽车的加速度为2m/s2时速度多大？当汽车的速度为6m/s时的加速度是多大？,39,(2)若汽车从静止开始，保持以0.5