功和功率.优秀PPT.ppt
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1、第五章 功和功率 能的转化与守恒第1讲 功 和 功 率学问点学问点 1 1 功功 1.1.做功的两个要素做功的两个要素(1)(1)物体受到物体受到_的作用。的作用。(2)(2)物体在力的方向上发生了一段物体在力的方向上发生了一段_。2.2.公式公式W=_W=_(1 1)是力与是力与_之间的夹角,之间的夹角,s s为物体对地的位移。为物体对地的位移。(2 2)该公式只适用于)该公式只适用于_。力力位移位移FscosFscos位移方向位移方向恒力做功恒力做功3.3.功的正负功的正负力与位移的夹角力与位移的夹角功的正负功的正负物理意义物理意义W0W0力对物体做力对物体做_W0W0力对物体做力对物体做
2、_,或,或者说物体者说物体_这个力这个力做了功做了功W=0W=0力对物体力对物体_正功正功负功负功克服克服不做功不做功学问点学问点 2 2 功率功率 1.1.物理意义物理意义描述力对物体做功的描述力对物体做功的_。2.2.公式公式(1 1)P=(PP=(P为时间为时间t t内的平均功率)。内的平均功率)。(2 2)P=_(P=_(为为F F与与v v的夹角的夹角)。3.3.额定功率额定功率机械正常工作时的机械正常工作时的_。4.4.实际功率实际功率机械机械_时的功率,要求不能大于时的功率,要求不能大于_功率。功率。快慢快慢FvcosFvcos最大功率最大功率实际工作实际工作额定额定【思索辨析】
3、【思索辨析】(1)(1)只要物体受力的同时又有位移发生,则确定有力对物体做只要物体受力的同时又有位移发生,则确定有力对物体做功。功。()()(2)(2)一个力对物体做了负功,则说明这个力确定阻碍物体的运一个力对物体做了负功,则说明这个力确定阻碍物体的运动。动。()()(3)(3)滑动摩擦力可能做负功,也可能做正功;静摩擦力对物体滑动摩擦力可能做负功,也可能做正功;静摩擦力对物体确定做负功。确定做负功。()()(4)(4)作用力做正功时,反作用力确定做负功。作用力做正功时,反作用力确定做负功。()()(5)(5)据据P=FvP=Fv可可知知,发发动动机机功功率率确确定定时时,交交通通工工具具的的
4、牵牵引引力力与与运运动速度成反比。动速度成反比。()()(6)(6)汽汽车车上上坡坡的的时时候候,司司机机必必需需换换挡挡,其其目目的的是是减减小小速速度度,得得到较小的牵引力。到较小的牵引力。()()分析:若物体发生位移的同时,也受力的作用,当力与位移垂分析:若物体发生位移的同时,也受力的作用,当力与位移垂直时,此力并不做功,故(直时,此力并不做功,故(1 1)错误;力对物体做负功,此力)错误;力对物体做负功,此力阻碍物体的运动,故(阻碍物体的运动,故(2 2)正确;静摩擦力和滑动摩擦力都可)正确;静摩擦力和滑动摩擦力都可以对物体做正功,也可以对物体做负功,故(以对物体做正功,也可以对物体做
5、负功,故(3 3)错误;作用)错误;作用力做正功时,反作用力可以做正功、负功或不做功,二者无必力做正功时,反作用力可以做正功、负功或不做功,二者无必然关系,故(然关系,故(4 4)错误;在发动机的功率)错误;在发动机的功率P P确定时,牵引力与速确定时,牵引力与速度成反比,故(度成反比,故(5 5)正确;汽车在上坡时,汽车的牵引力除了)正确;汽车在上坡时,汽车的牵引力除了须要克服阻力以外,还要克服重力沿斜坡向下的分力,所以需须要克服阻力以外,还要克服重力沿斜坡向下的分力,所以需要增大牵引力要增大牵引力,由由 可知,在可知,在P P确定时,要增大牵引力,必确定时,要增大牵引力,必须减小速度,故(
6、须减小速度,故(6 6)错误。)错误。考点考点1 1 功的大小计算功的大小计算【考点解读】计算功的方法【考点解读】计算功的方法(1 1)恒力做的功)恒力做的功:干脆用干脆用W=FscosW=Fscos计算。计算。(2(2)合外力做的功)合外力做的功:方法一:先求合外力方法一:先求合外力F F合,再用合,再用W W合合=F=F合合scosscos求功。求功。深化深化理解理解 方法二:先求各个力做的功方法二:先求各个力做的功W1W1、W2W2、W3W3,再应用,再应用W W合合=W1+W2+W3+=W1+W2+W3+求合外力做的功。求合外力做的功。(3)(3)变力做的功变力做的功:应用动能定理求解
7、。应用动能定理求解。用用W=PtW=Pt求解,其中变力的功率求解,其中变力的功率P P不变。不变。常用方法还有转换法、微元法、图像法、平均力法等,求解常用方法还有转换法、微元法、图像法、平均力法等,求解时依据条件敏捷选择。时依据条件敏捷选择。【典例透析【典例透析1 1】如图所示,建筑如图所示,建筑工人通过滑轮装置将一质量是工人通过滑轮装置将一质量是100 kg100 kg的料车沿的料车沿3030角的斜面角的斜面由底端匀速地拉到顶端,斜面由底端匀速地拉到顶端,斜面长长L L是是4 m4 m,若不计滑轮的质量,若不计滑轮的质量和各处的摩擦,和各处的摩擦,g g取取10 m/s10 m/s2 2,求
8、这一过程中:,求这一过程中:(1 1)人拉绳子的力做的功;)人拉绳子的力做的功;(2 2)料车的重力做的功;)料车的重力做的功;(3)料车受到的各力对料车做的总功。)料车受到的各力对料车做的总功。【解题探究】【解题探究】(1)(1)请对料车进行受力分析请对料车进行受力分析,它受到哪些力,哪些它受到哪些力,哪些力不做功?力不做功?受到的力:受到的力:_。不做功的力:不做功的力:_。(2 2)有几根绳子在拉料车?拉力大小)有几根绳子在拉料车?拉力大小F F与料车的重力有何关系与料车的重力有何关系?提示提示:两根绳子拉料车两根绳子拉料车,重力、斜面的支持力、绳子的拉力重力、斜面的支持力、绳子的拉力斜
9、面的支持力斜面的支持力(3 3)计算总功的方法有哪些?本题接受哪种方法计算总功?)计算总功的方法有哪些?本题接受哪种方法计算总功?提示提示:有两种方法求总功:有两种方法求总功:先求出各力的功,再代数相加;先求出各力的功,再代数相加;先求出合力,再求出合力的功。本题接受其次种方法求总功先求出合力,再求出合力的功。本题接受其次种方法求总功较便利。较便利。【解析】(【解析】(1 1)工人拉绳子的力:)工人拉绳子的力:工人将料车拉到斜面顶端时,拉绳子的长度工人将料车拉到斜面顶端时,拉绳子的长度l=2Ll=2L,依据公式依据公式W=FscosW=Fscos,得,得(2 2)重力做的功:)重力做的功:W2
10、=-mgLsin30=-2 000 JW2=-mgLsin30=-2 000 J。(3 3)由于料车在斜面上匀速运动,则料车所受的合力为)由于料车在斜面上匀速运动,则料车所受的合力为0 0,故,故W W合合=F=F合合L L0 0。答案:(答案:(1 1)2 000 J (2)-2 000 J (3)02 000 J (2)-2 000 J (3)0【总结提升】计算功时应留意的三个问题【总结提升】计算功时应留意的三个问题(1 1)公式)公式W=FscosW=Fscos中位移中位移“s”“s”的意义:的意义:力对平动的物体(可看作质点)做功,力对平动的物体(可看作质点)做功,“s”“s”为物体上
11、每一为物体上每一点的位移(即受力质点对地的位移);点的位移(即受力质点对地的位移);若受力物体发生转动或形变,若受力物体发生转动或形变,“s”“s”应取作用点的位移;应取作用点的位移;“s”“s”的取值一般以大地为参考系。的取值一般以大地为参考系。(2 2)力力的的独独立立性性原原理理:求求某某个个力力做做的的功功仅仅与与该该力力及及物物体体沿沿该该力方向的位移有关,而与其他力是否存在、是否做功无关。力方向的位移有关,而与其他力是否存在、是否做功无关。(3 3)一对作用力和反作用力的做功问题:)一对作用力和反作用力的做功问题:一一对对作作用用力力和和反反作作用用力力在在同同一一段段时时间间内内
12、做做的的总总功功可可能能为为正正、可能为负,也可能为零。可能为负,也可能为零。一一对对相相互互作作用用的的摩摩擦擦力力做做的的总总功功可可能能为为零零(静静摩摩擦擦力力)、可可能为负(滑动摩擦力),但不行能为正。能为负(滑动摩擦力),但不行能为正。【变变式式训训练练】以以确确定定的的初初速速度度竖竖直直向向上上抛抛出出一一个个小小球球,小小球球上上升升的的最最大大高高度度为为h h,空空气气阻阻力力的的大大小小恒恒为为F F,则则从从抛抛出出到到落落回回到到抛出点的过程中,空气阻力对小球做的功为抛出点的过程中,空气阻力对小球做的功为()()A.0 B.-FhA.0 B.-FhC.Fh D.-2
13、FhC.Fh D.-2Fh【解析】【解析】选选D D。在上升阶段,小球竖直向上运动,空气阻力方。在上升阶段,小球竖直向上运动,空气阻力方向竖直向下,空气阻力对小球做功为向竖直向下,空气阻力对小球做功为-Fh-Fh;下降阶段,小球竖;下降阶段,小球竖直向下运动,空气阻力方向竖直向上,空气阻力对小球做功为直向下运动,空气阻力方向竖直向上,空气阻力对小球做功为-Fh-Fh。整个过程中,空气阻力对小球做的功为。整个过程中,空气阻力对小球做的功为-2Fh-2Fh。考点考点 2 2 功率的计算功率的计算【考点解读】【考点解读】计算功率的方法计算功率的方法1.1.平均功率的计算平均功率的计算(1 1)利用)
14、利用(2)(2)利用利用 其中其中 为物体运动的平均速度。为物体运动的平均速度。解题解题技巧技巧2.2.瞬时功率的计算瞬时功率的计算(1)(1)利用公式利用公式P=FvcosP=Fvcos,其中,其中v v为为t t时刻的瞬时速度。时刻的瞬时速度。(2)(2)利利用用公公式式P=FvP=FvF F,其其中中v vF F为为物物体体的的速速度度v v在在力力F F方方向向上上的的分分速度。速度。(3)(3)利利用用公公式式P=FP=Fv vvv,其其中中F Fv v为为物物体体受受的的外外力力F F在在速速度度v v方方向向上上的分力。的分力。【典例透析【典例透析2 2】(】(20122012江
15、苏高考)江苏高考)如图所示,细线的一端固定于如图所示,细线的一端固定于O O点,另一端系一小球。在水点,另一端系一小球。在水平拉力作用下,小球以恒定速平拉力作用下,小球以恒定速率在竖直平面内由率在竖直平面内由A A点运动到点运动到B B点。点。在此过程中拉力的瞬时功率变更状况是在此过程中拉力的瞬时功率变更状况是()()A.A.渐渐增大渐渐增大 B.B.渐渐减小渐渐减小C.C.先增大,后减小先增大,后减小 D.D.先减小,后增大先减小,后增大【解题探究】【解题探究】(1)(1)小球做何种运动,所受水平拉力小球做何种运动,所受水平拉力F F与重力与重力mgmg间间满足何种关系(设细线与竖直方向夹角
16、为满足何种关系(设细线与竖直方向夹角为)?)?小球的运动性质为小球的运动性质为_。小球所受水平拉力小球所受水平拉力F F与重力与重力mgmg的关系为的关系为_。(2)(2)拉力拉力F F的瞬时功率的瞬时功率P=Fvcos=_P=Fvcos=_。匀速圆周运动匀速圆周运动F=mgtanF=mgtanmgvsinmgvsin【解析】【解析】选选A A。因小球速率不变,所以小球以。因小球速率不变,所以小球以O O点为圆心做匀速点为圆心做匀速圆周运动,受力如图所示,圆周运动,受力如图所示,因此在切线方向上应有:因此在切线方向上应有:mgsin=Fcosmgsin=Fcos,F=mgtanF=mgtan,
17、则拉力则拉力F F的瞬时功率的瞬时功率P=Fvcos=mgvsinP=Fvcos=mgvsin。从从A A运动到运动到B B的过程中,拉力的的过程中,拉力的瞬时功率随瞬时功率随的增大而增大,故的增大而增大,故A A项正确。项正确。【总结提升】求平均功率与瞬时功率时的两点留意事项【总结提升】求平均功率与瞬时功率时的两点留意事项(1 1)利用)利用 求解,留意求解,留意t t为某一过程的总时间。为某一过程的总时间。(2 2)利用)利用P=FvcosP=Fvcos求解,留意求解,留意v v为某一过程的平均速度时,为某一过程的平均速度时,P P为平均功率为平均功率;v;v为瞬时速度时,为瞬时速度时,P
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