第一节功和功率课件.ppt

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1、第一节功和功率第1页，此课件共71页哦第一第一节节功和功率功和功率第2页，此课件共71页哦基基础础梳梳理理自自学学导导引引一、功一、功1做做功功的的两两个个必必要要条条件件：_和和物物体体在在力的方向上力的方向上发发生的生的_力力位移位移第3页，此课件共71页哦2.公式公式:W_.适用于适用于_做做功功其中其中为为F、s方向方向间夹间夹角，角，s为为物体物体对对地的位移地的位移Fscos恒力恒力第4页，此课件共71页哦思考感悟思考感悟一个力一个力对对物体做正功，另一个力做物体做正功，另一个力做负负功，功，这这两个力的方向一定相反两个力的方向一定相反吗吗？提提示示：不不一一定定，这这两两个个力力

2、与与v的的夹夹角角一一个个大大于于90，一一个个小小于于90，但但这这两两个个力力的的夹夹角不一定是角不一定是180.第5页，此课件共71页哦3功的正负判断功的正负判断正功正功夹夹角角功的正功的正负负090力力对对物体做物体做_90180力力对对物体做物体做_，或者或者说说物体物体_这这个力做了功个力做了功90力力对对物体物体_负负功功克服克服不做功不做功第6页，此课件共71页哦名师点拨：名师点拨：功是标量，正功表示对物体做功是标量，正功表示对物体做功的力为动力，负功表示对物体做功的功的力为动力，负功表示对物体做功的力为阻力，功的正负不表示功的大小力为阻力，功的正负不表示功的大小第7页，此课件

3、共71页哦比比值值快慢快慢平均平均第8页，此课件共71页哦(2)PFvcos(为为F与与v的的夹夹角角)v为为平均速度，平均速度，则则P为为_功率；功率；v为为瞬瞬时时速度，速度，则则P为为_功率功率4额额定定功功率率：机机械械_时时输输出的最大功率出的最大功率5实实际际功功率率：机机械械_时时输输出出的的功率，要求功率，要求_额额定功率定功率.平均平均瞬瞬时时正常工作正常工作实际实际工作工作小于或等于小于或等于第9页，此课件共71页哦要要点点透透析析直直击击高高考考一、判断功正、负的方法一、判断功正、负的方法1若物体做直线运动，依据力与位移的若物体做直线运动，依据力与位移的夹角来判断此法常用

4、于恒力做功的判断夹角来判断此法常用于恒力做功的判断2若物体做曲线运动，依据若物体做曲线运动，依据F与与v的方向夹的方向夹角来判断当角来判断当090，力对物，力对物第10页，此课件共71页哦体做正功；体做正功；90180，力对物体做负，力对物体做负功；功；90，力对物体不做功，力对物体不做功3从能量的转化角度来进行判断若有能从能量的转化角度来进行判断若有能量转化，则应有力做功此法常用于判断量转化，则应有力做功此法常用于判断两个相联系的物体两个相联系的物体第11页，此课件共71页哦图图511举举例：如例：如图图511所示，弧面体所示，弧面体a放在光放在光滑水平面上，弧面光滑，使物体滑水平面上，弧面

5、光滑，使物体b自弧面的自弧面的顶顶端自由下滑，端自由下滑，试试判定判定a、b间弹间弹力做功的力做功的情况情况第12页，此课件共71页哦从能量转化的角度看，当从能量转化的角度看，当b沿弧面由静止沿弧面由静止下滑时，下滑时，a就由静止开始向右运动，即就由静止开始向右运动，即a的的动能增大了，因此动能增大了，因此b对对a的弹力做了正功的弹力做了正功由于由于a和和b组成的系统机械能守恒，组成的系统机械能守恒，a的机的机械能增加，械能增加，b的机械能一定减少，因此的机械能一定减少，因此a对对b的支持力对的支持力对b一定做了负功一定做了负功第13页，此课件共71页哦特特别别提醒：提醒：判断力做功的正判断力

6、做功的正负问题负问题，关，关键键要明确哪个力做的功，要明确哪个力做的功，应应根据具体根据具体问题选问题选择择合适的方法合适的方法.第14页，此课件共71页哦即时应用即时应用1.(2012广州测试广州测试)如图如图512所示，质所示，质量为量为m的木块放在倾角为的木块放在倾角为的斜面上与斜的斜面上与斜面一起水平向左匀速运动面一起水平向左匀速运动,木块木块()图图512第15页，此课件共71页哦A对斜面的压力大小为对斜面的压力大小为mgcosB所受的支持力对木块不做功所受的支持力对木块不做功C所受的摩擦力对木块做负功所受的摩擦力对木块做负功D所受的摩擦力方向可能沿斜面向下所受的摩擦力方向可能沿斜面

7、向下第16页，此课件共71页哦解析：选解析：选AC.木块受力平衡，受力情况如图木块受力平衡，受力情况如图所示木块水平向左运动，则支持力所示木块水平向左运动，则支持力FN对木对木块做正功，摩擦力块做正功，摩擦力Ff对木块做负功对木块做负功,重力重力mg不做功，木块对斜面的压力不做功，木块对斜面的压力FNFNmgcos，综上所述，可知选项，综上所述，可知选项A、C对，对，B、D错错第17页，此课件共71页哦第18页，此课件共71页哦二、求功的几种方法二、求功的几种方法1恒力及合力做功的计算恒力及合力做功的计算(1)恒力的功恒力的功:直接用直接用WFscos计算计算(2)合外力的功合外力的功先求合外

8、力先求合外力F合合,再应用公式再应用公式W合合F合合scos求功求功,其中其中为合力为合力F合合与位移的夹角与位移的夹角第19页，此课件共71页哦一般适用于整个过程中合力恒定不变的一般适用于整个过程中合力恒定不变的情况情况分别求出每个力的功分别求出每个力的功W1、W2、W3，再应用，再应用W合合W1W2W3求求合外力的功这种方法一般适用于在整合外力的功这种方法一般适用于在整个过程中，某些力分阶段作用的个过程中，某些力分阶段作用的情况情况第20页，此课件共71页哦利用动能定理或功能关系求解利用动能定理或功能关系求解2变力做功的计算变力做功的计算(1)用动能定理用动能定理WEk或功能关系或功能关系

9、WE，即用能量的增量等效代换变力所做的，即用能量的增量等效代换变力所做的功功(也可计算恒力功也可计算恒力功)(2)当变力的功率当变力的功率P一定时，可用一定时，可用WPt求功，求功，如机车恒功率启动时如机车恒功率启动时第21页，此课件共71页哦(3)将变力做功转化为恒力做功将变力做功转化为恒力做功当力的大小不变，而方向始终与运动当力的大小不变，而方向始终与运动方向相同或相反时，这类力的功等于力方向相同或相反时，这类力的功等于力和路程和路程(不是位移不是位移)的乘积如滑动摩擦力的乘积如滑动摩擦力做功、空气阻力做功等做功、空气阻力做功等第22页，此课件共71页哦第23页，此课件共71页哦(4)作出

10、变力作出变力F随位移随位移s变化的图象，图象变化的图象，图象与位移轴所围的与位移轴所围的“面积面积”即为变力做的功即为变力做的功图图513中甲图表示恒力中甲图表示恒力F做的功做的功W，乙图表示变力，乙图表示变力F做的功做的功W，丙图中横，丙图中横轴上方的面积表示正功轴上方的面积表示正功,横轴下方的面积横轴下方的面积表示负功表示负功,其总功等于正、负功的代数和其总功等于正、负功的代数和第24页，此课件共71页哦图图513第25页，此课件共71页哦即时应用即时应用2如图如图514所示，用恒力所示，用恒力F通过光滑通过光滑的定滑轮把静止在水平面上的物体的定滑轮把静止在水平面上的物体(大小大小可忽略可

11、忽略)从位置从位置A拉到位置拉到位置B，物体的质量，物体的质量为为m，定滑轮离水平地面的高度为，定滑轮离水平地面的高度为h，物体，物体在位置在位置A、B时细绳与水平方向的夹角分别时细绳与水平方向的夹角分别为为1和和2，求绳的拉力对物体做的功，求绳的拉力对物体做的功第26页，此课件共71页哦图图514第27页，此课件共71页哦解析：人拉解析：人拉绳绳的力是恒力，但的力是恒力，但绳绳拉物体拉物体的力的方向不断的力的方向不断变变化，故化，故绳绳拉物体的力拉物体的力F是是变变力，但此力力，但此力对对物体所做的功与物体所做的功与恒力恒力F所做的功相等力所做的功相等力F作用的位移与物作用的位移与物体的位移

12、相关体的位移相关联联，第28页，此课件共71页哦第29页，此课件共71页哦三、机车两种启动方式的比较三、机车两种启动方式的比较对机动车等交通工具对机动车等交通工具,在启动的时候，通常在启动的时候，通常有两种启动方式，即以恒定功率启动和以恒有两种启动方式，即以恒定功率启动和以恒定加速度启动现比较如下：定加速度启动现比较如下：第30页，此课件共71页哦两种两种方式方式以恒定功率启以恒定功率启动动以恒定加速度以恒定加速度启启动动Pt图图和和vt图图第31页，此课件共71页哦第32页，此课件共71页哦第33页，此课件共71页哦即时应用即时应用3一汽车额定功率为一汽车额定功率为100kW，质量为，质量为

13、1.0104kg，设阻力恒为车重的，设阻力恒为车重的0.1倍，倍，g取取10m/s2.(1)若汽车保持恒定功率运动，求运动的若汽车保持恒定功率运动，求运动的最大速度；最大速度；(2)若汽车以若汽车以0.5m/s2的加速度匀加速运动，的加速度匀加速运动，求其匀加速运动的最长时间求其匀加速运动的最长时间第34页，此课件共71页哦第35页，此课件共71页哦第36页，此课件共71页哦答案：答案：(1)10 m/s(2)13.4 s第37页，此课件共71页哦题题型型探探究究讲讲练练互互动动如图如图515所示，一质量为所示，一质量为m2.0kg的物体从半径为的物体从半径为R5.0m的圆弧的圆弧的的A端，在

14、拉力作用下沿圆弧缓慢运动到端，在拉力作用下沿圆弧缓慢运动到B端端(圆弧圆弧AB在竖直平面内在竖直平面内)做功的分析与计算做功的分析与计算例例1第38页，此课件共71页哦拉力拉力F大小不变始终为大小不变始终为15N，方向始终与，方向始终与物体在该点的切线成物体在该点的切线成37角圆弧所对应的角圆弧所对应的圆心角为圆心角为60，BO边为竖直方向边为竖直方向(g取取10m/s2)求这一过程中：求这一过程中：图图515第39页，此课件共71页哦(1)拉力拉力F做的功做的功(2)重力重力G做的功做的功(3)圆圆弧面弧面对对物体的支持力物体的支持力FN做的功做的功(4)圆圆弧面弧面对对物体的摩擦力物体的摩

15、擦力Ff做的功做的功【思思路路点点拨拨】根根据据各各个个力力的的特特点点(是是恒恒力力还还是是变变力力)，选选择择相相应应的的计计算算功功的的方方法法，如功的定如功的定义义式式WFscos或或动动能定理能定理第40页，此课件共71页哦【解解析析】(1)将将圆圆弧弧分分成成很很多多小小段段s1，s2，sn，拉拉力力在在每每小小段段上上做做的的功功为为W1，W2，Wn，因因拉拉力力F大大小小不不变变，方方向向始始终终与与物物体体在在该该点点的的切切线线成成37角角，所以：所以：W1Fs1cos37，W2Fs2cos37，WnFsncos37，第41页，此课件共71页哦第42页，此课件共71页哦所以

16、所以WFN0.(4)因因物物体体在在拉拉力力F作作用用下下缓缓慢慢移移动动，动动能能不不变变，由由动动能能定定理理知知：WFWGWFf0.所所以以WFfWFWG(62.850)J12.8J.【答答案案】(1)62.8J(2)50J(3)0(4)12.8J第43页，此课件共71页哦【规规律律总总结结】在在遇遇到到求求功功的的问问题题时时，一一定定要要注注意意分分析析是是求求恒恒力力做做的的功功还还是是变变力力做做的的功功，如如果果是是求求变变力力做做的的功功，看看能能否否转转化化为为求求恒恒力力做做功功的的问问题题，不不能能转转化化的的，还还可可以以借借助助动动能能定理或能量守恒定律求解定理或能

17、量守恒定律求解第44页，此课件共71页哦变变式式训训练练1(2012安安徽徽合合肥肥市市高高三三质质检检)如如图图516所所示示，质质量量为为M的的物物体体放放在在光光滑滑水水平平地地面面上上，受受与与水水平平方方向向成成角角的的恒恒定定拉拉力力F作作用用，从从静静止止开开始始沿沿水水平平地地面面运运动动，在在时时间间t内内，拉拉力力F对对物物体体所所做做的的功功为为W.若若仅仅改改变变上上述述某某一一个个量量，物物体体还还是是从从静止开始沿水平静止开始沿水平第45页，此课件共71页哦地面运地面运动动，下列可使拉力做的功，下列可使拉力做的功为为2W的的是是()图图516第46页，此课件共71页

18、哦第47页，此课件共71页哦第48页，此课件共71页哦跳绳运动员质量跳绳运动员质量m50kg,1min跳跳N180次假设每次跳跃中，脚与地面的次假设每次跳跃中，脚与地面的接触时间占跳跃一次所需时间的接触时间占跳跃一次所需时间的2/5，试，试估算该运动员跳绳时克服重力做功的平估算该运动员跳绳时克服重力做功的平均功率多大？均功率多大？功率的分析和计算功率的分析和计算例例2第49页，此课件共71页哦【思思路路点点拨拨】克克服服重重力力做做功功，应应判判断断物物体体上上升升的的高高度度，同同时时平平均均功功率率中中应应明明确确时时间间是是跳跳跃跃一一次次的的时时间间，而而不不是是克克服服重重力做功的力

19、做功的时间时间第50页，此课件共71页哦第51页，此课件共71页哦第52页，此课件共71页哦【答案答案】75W【规规律律总总结结】(1)对对较较复复杂杂的的问问题题进进行行定定性性、定定量量的的分分析析，进进行行合合理理估估算算，把把实实际际问问题题模模型化，然后用已学物理型化，然后用已学物理规规律律进进行求解行求解第53页，此课件共71页哦第54页，此课件共71页哦变式训练变式训练2一根质量为一根质量为M的直木棒，悬挂的直木棒，悬挂在在O点，有一只质量为点，有一只质量为m的猴子抓着木棒，的猴子抓着木棒，如图如图517所示剪断悬挂木棒的细绳，所示剪断悬挂木棒的细绳，木棒开始下落，同时猴子开始沿

20、木棒向木棒开始下落，同时猴子开始沿木棒向上爬设在一段时间内木棒沿竖直方向上爬设在一段时间内木棒沿竖直方向下落，猴子对地的高度保持不变，忽略下落，猴子对地的高度保持不变，忽略空气阻力，空气阻力，第55页，此课件共71页哦则图则图518所示的四个图象中能正确所示的四个图象中能正确反映在这段时间内猴子做功的功率随时反映在这段时间内猴子做功的功率随时间变化的关系是间变化的关系是()图图517第56页，此课件共71页哦图图518第57页，此课件共71页哦解解析析：选选B.猴猴子子对对地地的的高高度度不不变变，所所以以猴猴子子受受力力平平衡衡.设设猴猴子子的的质质量量为为m,木木棒棒对对猴猴子子的的作作用

21、用力力为为F,则则有有Fmg；对对木木棒棒，设设木木棒棒的的重重力力为为Mg，则则木木棒棒所所受受合合力力为为FMgmgMg，根根据据力力的的作作用用的的相相互互性性FF，根根据据牛牛顿顿第第二二定定律律，MgmgMa，可，可见见a是是第58页，此课件共71页哦恒量，恒量，t时时刻木棒速度刻木棒速度vtat，猴子做功的，猴子做功的功率功率Pmgvtmgat，P与与t为为正比例关系，正比例关系，故故B正确正确第59页，此课件共71页哦(满分样板满分样板12分分)汽车发动机的功汽车发动机的功率为率为60kW，汽车的质量为，汽车的质量为4t，当它行，当它行驶在坡度为驶在坡度为0.02(sin0.02

22、)的长直公的长直公路上时，如图路上时，如图519所示，所受摩擦阻所示，所受摩擦阻力为车重的力为车重的0.1倍倍(g10m/s2)，求：，求：机车启动问题的计算机车启动问题的计算例例3第60页，此课件共71页哦图图519(1)汽车所能达到的最大速度汽车所能达到的最大速度vm.(2)若汽车从静止开始以若汽车从静止开始以0.6m/s2的加速度的加速度做匀加速直线运动，则此过程能维持多长做匀加速直线运动，则此过程能维持多长时间？时间？第61页，此课件共71页哦解解题题样样板板规规范范步步骤骤，该该得得的的分分一一分分不不丢丢！(1)汽汽车车在在坡坡路路上上行行驶驶，所所受受阻阻力力由由两两部部分构成分

23、构成即即Ffmgmgsin4000N800N4800N(2分分)又因又因为为FFf时时，PFfvm，所以，所以(2分分)第62页，此课件共71页哦第63页，此课件共71页哦第64页，此课件共71页哦【规规律律总总结结】不不管管对对哪哪种种启启动动方方式式，机机动动车车的的功功率率均均是是指指牵牵引引力力的的功功率率，对对启启动动过过程程的的分分析析也也都都是是用用分分段段分分析析法法，并并且且将将牛牛顿顿第第二二定定律律和和运运动动学学公公式式相相结结合合进进行行综综合合分析分析有有时时也也应应用用动动能定理求解能定理求解第65页，此课件共71页哦变变式式训训练练3(2012福福建建福福州州市

24、市高高三三质质检检)如如图图5110所所示示，某某中中学学科科技技小小组组制制作作了了利利用用太太阳阳能能驱驱动动小小车车的的装装置置,当当太太阳阳光光照照射射到到小小车车上上方方的的光光电电板板时时,光光电电板板中中产产生生的的电电流流经电动经电动机机带动带动小小车车前前进进小小车车在在平平直直的的公公路路上上从从静静止止开开始始匀匀加速行加速行驶驶，经过时间经过时间t，速度，速度第66页，此课件共71页哦为为v时时功率达到功率达到额额定功率定功率,并保持不并保持不变变；小小车车又又继续继续前前进进了了s距离，达到最大速距离，达到最大速度度vmax.设设小小车车的的质质量量为为m，运，运动过

25、动过程所受程所受阻力恒阻力恒为为Ff，则则小小车车的的额额定功率定功率为为()图图5110第67页，此课件共71页哦AFfvmaxBFfvCFfs/tD(Ffmv/t)vmax解析：解析：选选A.小小车车匀加速行匀加速行驶时驶时，牵牵引力不引力不变变，电动电动机的功率随着小机的功率随着小车车速度的增大而增速度的增大而增大，当达到大，当达到额额定功率定功率时时，以，以额额定功率行定功率行驶驶，做加速度逐做加速度逐渐渐减小的加速运减小的加速运动动，最，最终终当当牵牵引引力等于阻力力等于阻力第68页，此课件共71页哦时时，速度达到最大，所以，速度达到最大，所以额额定功率定功率PFfvmax，A正确正确第69页，此课件共71页哦知能演练强化闯关知能演练强化闯关第70页，此课件共71页哦本部分内容讲解结束本部分内容讲解结束按按ESC键键退出全屏播放退出全屏播放第71页，此课件共71页哦