【物理】功和功率 2023-2024学年高一下学期物理人教版(2019)必修第二册.pptx
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1、第八章第八章 机械能守恒定律机械能守恒定律8.1 8.1 功和功率功和功率高中物理高中物理必修第二册必修第二册人教版人教版列车在机车的牵引力作用列车在机车的牵引力作用下动能增加了下动能增加了握力器在手的压力下弹性势握力器在手的压力下弹性势能增加了能增加了能与能之间可以相互转化能与能之间可以相互转化电能电能风能风能太阳能太阳能原子能原子能化学能化学能光能光能电能电能风能风能太阳能太阳能原子能原子能化学能化学能光能光能可以可以相互相互转化转化功功是能转化的量度是能转化的量度功的概念起源于早期工业发展的需要功的概念起源于早期工业发展的需要CoriolisGustave Gaspard科里奥利科里奥利
2、初中:初中:力与物体在力的方向上通过的距离的乘积,是一个有物力与物体在力的方向上通过的距离的乘积,是一个有物理意义的量,在物理学中,我们把这一乘积称为机械功,简称功。理意义的量,在物理学中,我们把这一乘积称为机械功,简称功。功用功用W表示,表示,F表示力,表示力,s表示物体在力的方向上通过的距离表示物体在力的方向上通过的距离功的概念功的概念实例:一质量为实例:一质量为m=2kg的物体置于的物体置于=0.2的水平面上。的水平面上。g=10m/s2,则:,则:在力与物体速度同方向时,在力与物体速度同方向时,(1)用水平拉力)用水平拉力F=3N拉物体,求在拉物体,求在4s时间中时间中F对物体做的功对
3、物体做的功做功的两个要素是:力和在力方向上的位移做功的两个要素是:力和在力方向上的位移(2)用水平拉力)用水平拉力F=10N拉物体,求拉了拉物体,求拉了4m中中F对物体做的功对物体做的功(3)用水平拉力)用水平拉力F=10N拉物体,求拉了拉物体,求拉了4m中中G、N分别对物体做的功分别对物体做的功在考虑做功时,应明确是哪个力做功!在考虑做功时,应明确是哪个力做功!做功的两个要素是:做功的两个要素是:力力和和力方向上的位移力方向上的位移当物体不运动或力当物体不运动或力F与物体运与物体运动方向垂直时,力动方向垂直时,力F不做功!不做功!没有做功没有做功40J均没有做功均没有做功1、功的概念:一个物
4、体受到力的作用,如果物体在力的方向上、功的概念:一个物体受到力的作用,如果物体在力的方向上发生一段位移,就说这个力对物体做了功。发生一段位移,就说这个力对物体做了功。FFl(1)作用在物体上的力)作用在物体上的力(2)物体在力的方向上发生的位移)物体在力的方向上发生的位移2、做功的两个不可缺少的因素(缺一不可)、做功的两个不可缺少的因素(缺一不可)F F l拉力做功了吗拉力做功了吗?一个物体在与水平面夹角为一个物体在与水平面夹角为、大小为、大小为F的力作用下沿着水平的力作用下沿着水平方向运动,位移为方向运动,位移为l,则力对物体所做的功是多少?,则力对物体所做的功是多少?l功的计算功的计算FF
5、1F2把把F分解为跟位移方向一致的分力分解为跟位移方向一致的分力F1,跟位移方向垂直的分力,跟位移方向垂直的分力F2设物体在力设物体在力F的作用下发生的位移的大小是的作用下发生的位移的大小是l方法(一)方法(一)因此,力因此,力F对物体所做的功对物体所做的功W等于等于F1l,F1=Fcos,所以:所以:W=Flcos则则分力分力F1所做的功等于所做的功等于F1l分力分力F2的方向跟位移的方向垂直,的方向跟位移的方向垂直,F2所做的功等于所做的功等于0FFll2l1 将位移沿力的方向和垂直于力的方向分解,分别为将位移沿力的方向和垂直于力的方向分解,分别为l1和和l2。此时力。此时力F做的功做的功
6、W=Fl1。因为。因为l1=lcos,所以,所以,W=Flcos方法(二)方法(二)功的一般计算公式功的一般计算公式 功是标量功是标量,在国际单位制中单位是在国际单位制中单位是焦耳,简称焦,符号是焦耳,简称焦,符号是J 1J等于等于1N的力使物体在力的方向上发生的力使物体在力的方向上发生1m的位移时所做的功的位移时所做的功1J=1N1m=1Nm两两质质量量相相等等的的物物体体A、B分分别别放放在在粗粗糙糙水水平平面面上上和和光光滑滑的的水水平平面面上上,在同样的拉力在同样的拉力F作用下,产生相同的位移作用下,产生相同的位移S,则拉力:,则拉力:A、对、对A做的功多做的功多 B、对、对B做功多做
7、功多 C、一样多、一样多 D、以上都有可能、以上都有可能粗糙粗糙粗糙粗糙 光滑光滑光滑光滑A BA BF FF F C1.公式只能用于求公式只能用于求恒力恒力的功的功2.角是角是“力的方向和位移方向的夹角力的方向和位移方向的夹角”3.功与物体受力后通过这段位移做什么运动功与物体受力后通过这段位移做什么运动无关无关4.同同一一物物体体的的运运动动,相相对对于于不不同同参参照照系系,位位移移不不同同,为为避避免免结结果的不确定性,在计算功时,位移都是以果的不确定性,在计算功时,位移都是以地面地面为参照系的。为参照系的。辨认辨认力的方向力的方向与与位移方向位移方向的的夹角夹角450FL甲甲答案:答案
8、:450450FL乙乙答案:答案:1350450FL丙丙答案:答案:450450FL丁丁答案:答案:1350 方法:方法:将力、位移矢量的箭尾移到同一个作用点上。将力、位移矢量的箭尾移到同一个作用点上。(1)当)当=/2时,时,cos=0,W=0。这表示。这表示力力F的方向跟位移的方向跟位移l的方向垂直的方向垂直,力,力F不做功不做功FNGv小球在水平桌面上运动时,重力小球在水平桌面上运动时,重力G和支持力和支持力FN都跟位移方向垂直,都跟位移方向垂直,这两个力这两个力不做功不做功(2)当)当/2时,时,cos0,W0。这表示力。这表示力F对物体做正功。对物体做正功。力力F对物体产生位移有一定
9、的贡献。(促进运动,动力做功)对物体产生位移有一定的贡献。(促进运动,动力做功)sFv(3)当)当/2 时,时,cos0,W0。这表示力。这表示力F对物体做负对物体做负功,功,F对物体产生位移起着阻碍作用。(阻碍运动,阻力做功)对物体产生位移起着阻碍作用。(阻碍运动,阻力做功)sF正功和负功正功和负功某力对物体做负功,往往说成某力对物体做负功,往往说成“物体克服某力做功物体克服某力做功”(取绝对值)(取绝对值)时,时,cos0 W0 力对物体做力对物体做正正功功 时,时,cos0W0力对物体做力对物体做负负功功 时,时,cos=0,W=0 力对物体力对物体不做不做功功 关于功的论述,下列说法正
10、确的是:关于功的论述,下列说法正确的是:A、大的力一定比小的力做的功多、大的力一定比小的力做的功多 B、+5J的功比的功比-5J的功多的功多 C、+10J功比功比+5J的功多的功多 D、力、力F做功做功-5J表示物体克服力表示物体克服力F做功做功5J CD功的正负不表示功的大小(表示动力还是阻力)比较大功的正负不表示功的大小(表示动力还是阻力)比较大小要看小要看绝对值绝对值总功的求法总功的求法W总总=W1+W2+W3+1、功是标量、功是标量故合力的功(即总功)就等于各分力做功的代数和:故合力的功(即总功)就等于各分力做功的代数和:W总总=F合合 Lcos 2、力是矢量、力是矢量故可以先求合力,
11、再求合力做的功:故可以先求合力,再求合力做的功:各个力都是恒力,且作用时间相同各个力都是恒力,且作用时间相同 一辆质量一辆质量m2kg的小车,受到与水平方向成的小车,受到与水平方向成37角斜向角斜向上方的拉力上方的拉力F1=10N,在水平地面上移动的距离,在水平地面上移动的距离l=2m。小车。小车与地面间的摩擦力与地面间的摩擦力F2=4.2N。求外力对小车所做的总功。求外力对小车所做的总功。F137F2l解:解:小车所受到的小车所受到的合力合力为:为:F合合=F1x-F2 =F1cos37F2 外力对小车所做的总功为:外力对小车所做的总功为:W=F合合lcos0=(F1cos37-F2)lco
12、s0 =F1lcos37F2s =16J+(-8.4J)=7.6Jv解:拉力解:拉力F1对小车所做的功为:对小车所做的功为:W1=F1l cos1=F1l cos37 摩擦力摩擦力F2对小车所组的功为:对小车所组的功为:W2=F2l cos2=F2lcos180 外力对小车所做的总功外力对小车所做的总功W等于等于W1和和W2的代数和:的代数和:W=W1+W2=F1lcos37+F2lcos180 =16J+(-8.4J)=7.6JF137F2FNGF1yF1xv如如图图所所示示,一一子子弹弹以以水水平平速速度度射射入入放放置置在在光光滑滑水水平平面面上上原原来来静静止止的的木木块块,并并留留在
13、在木木块块当当中中,在在此此过过程程中中子子弹弹钻钻入入木木块块的的深深度度为为d,木块的位移为,木块的位移为l,木块与子弹间的摩擦力大小为,木块与子弹间的摩擦力大小为F,则,则A.F对木块做功为对木块做功为FlB.F对木块做功为对木块做功为F(ld)C.F对子弹做功为对子弹做功为FdD.F对子弹做功为对子弹做功为F(ld)如图所示,一个质量为如图所示,一个质量为m木块,放在倾角为木块,放在倾角为的斜面上,当斜面与的斜面上,当斜面与木块保持相对静止,沿水平方向向左匀速移动距离木块保持相对静止,沿水平方向向左匀速移动距离L的过程中,的过程中,作用在木块上的各个力分别做功多少?合力做功又是多少?作
14、用在木块上的各个力分别做功多少?合力做功又是多少?v)LmgFfFN如图,木块如图,木块A放在木块放在木块B的左端,用恒力的左端,用恒力F将将A拉至拉至B的右端,第的右端,第一次将一次将B固定在地面上,固定在地面上,F对对A做功为做功为W1,第二次让,第二次让B可以在光滑可以在光滑的地面上自由滑动,的地面上自由滑动,F对对A做功为做功为W2,比较两次做功,应有,比较两次做功,应有()AW1W2 D无法比较无法比较AaGNf1、静静摩擦力做功:摩擦力做功:v摩擦力做功摩擦力做功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,
15、跟扶梯保持相对静止。木箱所受的重力对木箱做梯保持相对静止。木箱所受的重力对木箱做_功,木箱所受的弹力功,木箱所受的弹力对木箱做对木箱做_功。木箱所受的摩擦力对木箱做功。木箱所受的摩擦力对木箱做_功。功。负负正正正正小小木木块块置置于于旋旋转转的的水水平平转转台台上上,随随转转台台一一起起匀匀速速转转动动,小小木木块块受到的摩擦力对木块做受到的摩擦力对木块做功。功。f0 若若小小木木块块随随转转台台一一起起加加速速转转动动而而没没有有相相对对滑滑动动,则则小小木木块块受受到的摩擦力对木块做到的摩擦力对木块做功。功。正正FA AB B相对静止一起向右做匀加速运动移动相对静止一起向右做匀加速运动移动
16、SAaBf2f1FW1=-f1 SW2=f 2 SW1+W2=0静摩擦力做功的特点静摩擦力做功的特点 静摩擦力静摩擦力可可以做以做正正功,也功,也可可以做以做负负功,还功,还可可以以不不做功。做功。相互摩擦的系统内,相互摩擦的系统内,一对静摩擦力所做功的代数和总为零。一对静摩擦力所做功的代数和总为零。在静摩擦力做功的过程中,只有机械能的相互转移(静摩在静摩擦力做功的过程中,只有机械能的相互转移(静摩擦力起着传递机械能的作用),而没有机械能转化为其他形擦力起着传递机械能的作用),而没有机械能转化为其他形式的能式的能物物体体m放放在在粗粗糙糙水水平平桌桌面面上上,以以初初速速度度v0做做减减速速滑
17、滑行行,则则滑滑动动摩摩擦擦力力对对物物体体m做做功功,滑滑动动摩摩擦擦力力对对桌桌面面功功;若若物物体体m在在力力F作作用用下下从从静静止止开开始始在在桌桌面面上上滑滑动动,则则滑滑动动摩摩擦擦力力对对物物体体m做做功,滑动摩擦力对桌面功,滑动摩擦力对桌面功。功。负负负负v0mFm不做不做不做不做滑动摩擦力做功滑动摩擦力做功AB两物体叠放在光滑水平面上,两物体叠放在光滑水平面上,A物体用线系在墙上,物体用线系在墙上,B 物体物体在力在力F作用下向右运动,则作用下向右运动,则f1对对A功,功,f2对对B做做功。功。FBAf1f2不做不做负负滑动摩擦力可以做正功,也可以做负功,还可以不做功滑动摩
18、擦力可以做正功,也可以做负功,还可以不做功负负正正FAB BS2S1B BAAB两两物物体体叠叠放放在在光光滑滑水水平平面面上上,A物物体体在在力力 F作作用用下下在在B物物体体上上相对滑动,则相对滑动,则f1对对A做做功,功,f2对对B做做功。功。SS1W1=f S1W2=f S2W1+W2=f(S2 S1)=f Svf1f2ABS2一对滑动摩擦力对物体作功之和必定为负功一对滑动摩擦力对物体作功之和必定为负功滑动摩擦力做功滑动摩擦力做功特点特点(1)一对滑动摩擦力的总功:一对滑动摩擦力的总功:W总总=-fS(S为相对位移或者为相对位移或者物体间的相对路程)物体间的相对路程)(2)摩擦生热摩擦
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