功和功率 講義-高一下學(xué)期物理人教版（2019）必修第二冊

第一節(jié)：追尋守恒量——能量1，能量伽利略斜面實驗表明：“有某一量是守恒的”，這個量叫做能量。能量是一個抽象的概念，抽象到什么程度呢？牛頓建立了牛頓力學(xué)體系，他就沒有把能量的概念寫進去，能量是后來的科學(xué)家逐漸認識到的一個重要概念，暫且不去追究其確切含義，隨著后面的學(xué)習(xí)，自然會形成對能量的清晰認識。我們常見到的如勢能、動能、內(nèi)能、電能、化學(xué)能、太陽能、核能等都屬于能量的范疇，所有的能量均是標(biāo)量。2，常見的概念勢能：相互作用的物體憑借其位置而具有的能量叫做勢能。勢能包括重力勢能和彈性勢能等。重力勢能：物體由于被舉高而具有的能。

對于重力勢能,其大小由地球和地面上物體的相對位置決定。地面上，對于同一水平面而言，物體被舉得越高，質(zhì)量越大，物體具有的重力勢能就越大。動能：物體由于運動而具有的能，稱為動能。動能是由物體的質(zhì)量和速度共同決定的，物體運動的速度越大，質(zhì)量越大，動能就越大。機械能：我們把動能、重力勢能和彈性勢能統(tǒng)稱為機械能。第二節(jié)：功功的引入：力使得物體的能量發(fā)生變化，我們稱該力對物體做了功。做功的條件：作用在物體上的力;物體在力的方向上移動了位移。注：功可以表示為力與在力的方向上移動的位移的的乘積。功的計算：；國際單位：焦耳（焦）；單位符號J；１Ｊ=1N·m功的理解：a、功一定要指明是哪個力對物體做的功b、僅適用于恒力做功c、功是過程量d、功是標(biāo)量正功和負功αW物理意義α=π/2=0W=0表示力F對物體不做功α＜π/2>0W>0表示力F對物體做正功π/2＜α≤π<0W<0表示力F對物體做負功正功和負功的物理意義正功的意義是：力對物體做正功，表明此力的效果是促進物體的運動，是動力。負功的意義是：力對物體做負功，表明此力的效果是阻礙了物體運動，是阻力。一個力對物體做負功，也可說成物體克服這個力做了功（正值）。功是標(biāo)量，但有正負。正負只表示做功的力的效果，功的正負既不表示方向，也不表示大小。比如－8J的功表示阻力做了8J的功，5J的功表示動力做了5J的功，它表示動力或阻力做功。大小關(guān)系是絕對值進行比較，即：-8J>5J總功的計算：當(dāng)物體在幾個力的共同作用下,幾個力對物體所做的總功的計算①求出各個力所做的功，則總功等于各個力所做功的代數(shù)和。②求出各個力的合力，則總功等于合力所做的功。（α為合力與位移方向的夾角）變力做功的計算1)微元法(分段法)：把物體的運動過程分為若干個小段先求每小段上的功，再全部相加。例如：用拉力拉著滑塊沿半徑為1m的水平圓軌道運動一周，已知物塊的質(zhì)量為10kg，物塊與軌道間的動摩擦因數(shù)為0.5，g=10m/s2。求此過程中摩擦力做了多少功？解：摩擦力大小不變，方向總與物體的運動方向相反，有：2)平均力法：當(dāng)力的方向不變，大小與位移成線性關(guān)系時，先求出整個過程力的平均值，再利用求變力F做的功。例如：如圖所示，輕彈簧一端與豎直墻壁連接，另一端與一質(zhì)量為m的木塊連接，放在光滑的水平面上，彈簧的勁度系數(shù)為k，彈簧處于自然狀態(tài)，用水平力F緩慢拉物體，使物體前進L，求這一過程中拉力對物體做了多少功。解：FkFk3)圖像法圖象法：變力做功中，可用F－l圖象所包圍的面積表示力對物體做的功，如圖中陰影部分的面積。4)化變?yōu)楹惴?等效替換法)：有時候表面看起來是變力做功，但是經(jīng)過適當(dāng)變換可以轉(zhuǎn)換成恒力做功。例如：定滑輪至滑塊的高度為h，已知人拉細繩的力F(恒定不變)，滑塊沿水平面由A點前進s至B點，滑塊在初、末位置時細繩與水平方向夾角分別為α和β。求滑塊由A點運動到B點過程中，繩的拉力T對滑塊所做的功。解：第三節(jié)：功率功率：定義：功與完成這些功所用時間的比值，叫作功率。公式：物理意義：反映物體做功的快慢。單位：瓦特（國際單位制）,簡稱瓦，符號是W；1W＝1J/s功率是標(biāo)量平均功率和瞬時功率平均功率：瞬時功率說明：當(dāng)足夠小時，平均速度就等于瞬時速度。額定功率與實際功率額定功率：是指機器正常工作時的最大輸出功率，機器銘牌上會有標(biāo)記。實際功率：是指機器在工作中實際輸出的功率。實際功率總是小于或等于額定功率，機器只能在短時間內(nèi)使實際功率略大于額定功率，不允許長時間超過額定功率工作。汽車以額定功率啟動（即恒功率啟動）理解：由，剛開始v比較小，那么牽引力比較大，由，那么a就比較大，反映在v-t圖像上，就是曲線的傾斜程度大。由于有加速度a，物體的速度v就不斷增大，由，v增大，牽引力就變小，加速度a就變小，v-t圖上的曲線的傾斜程度就越來越小，當(dāng)牽引力減小到等于阻力時，加速度為零，速度達到最大，之后汽車就以最大速度勻速運動了。那么最大速度就可以通過來求，這是因為。恒定牽引力啟動理解：由于剛開始牽引力恒定，物體就以恒定的加速度做直線運動，速度v越來越大，則功率P越來越多，但是P不能一直增大，當(dāng)P增大到等于額定功率時，，功率P就不再發(fā)生變化，則在[0,t1]時間內(nèi)，汽車做勻加速運動，功率P不斷增大，t1時功率達到額定功率，之后，功率不變，由于還有加速度a，速度v繼續(xù)增大，則牽引力開始減小，加速a也開始減小，反應(yīng)在v-t圖上