功與功率-新教材人教版高中物理必修第二冊課件

1功與功率學習目標思維導圖1.理解功的概念,知道W=Flcos

α的適用范圍,會用功的公式進行計算。2.理解正、負功的概念,會根據(jù)公式計算多個力所做的總功。3.理解功率的概念,能運用功率的定義式

進行有關(guān)計算。4.會根據(jù)功率的定義式導出P=Fvcos

α,會分析P、F、v三者的關(guān)系。必備知識自我檢測一、功1.概念:一個物體受到力的作用,并在力的方向上發(fā)生了一段位移,這個力就對物體做了功。2.公式W=Flcosα。其中F、l、α分別為力的大小、位移的大小和力與位移方向的夾角,功是標量,其中當力F與位移l同向時,W=Fl。

3.單位:國際單位制中,功的單位是焦耳,簡稱焦,符號是J。必備知識自我檢測三、總功的計算當一個物體在幾個力的共同作用下發(fā)生一段位移時,這幾個力對物體所做的總功有兩種計算方法。(1)總功等于各個力分別對物體所做功的代數(shù)和。(2)總功等于幾個力的合力對物體所做的功。必備知識自我檢測四、功率1.定義:功W跟完成這些功所用時間t之比叫作功率。即2.單位:瓦特,簡稱瓦,符號是W。3.標矢性:功率是標量。4.物理意義:表示做功快慢的物理量。5.額定功率:發(fā)動機正常工作時輸出的最大功率。6.實際功率:發(fā)動機實際工作時的輸出功率。7.為了保證機械的安全,工作時盡量使P實≤P額。必備知識自我檢測五、功率與速度的關(guān)系1.推導:如果物體沿位移方向受的力是F,從計時開始到時刻t這段時間內(nèi),發(fā)生的位移是l,則力在這段時間內(nèi)所做的功W=Fl,功2.結(jié)論:一個沿著物體位移方向的力對物體做功的功率,等于這個力與物體速度的乘積。3.應用:由功率速度關(guān)系式知,汽車、火車等交通工具和各種起重機械,當發(fā)動機的功率P一定時,牽引力F與速度v成反比,要增大牽引力,就要減小速度;要增大速度,就要減小牽引力。第八章1功與功率—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)第八章1功與功率—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)必備知識自我檢測1.正誤辨析(1)公式W=Fl中的l是物體運動的路程。(

)解析:公式W=Fl中的l是物體在力的方向上發(fā)生的位移,不是路程。答案:×(2)物體在力F作用下運動,該力一定對物體做功。(

)解析:若力與位移垂直時,該力不做功。答案:×(3)力F1、F2做的功分別為W1=10J,W2=-15J,則W1、W2的方向相反。(

)解析:功是標量,沒有方向。答案:×第八章1功與功率—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)第八章1功與功率—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)必備知識自我檢測(4)功率大,做功一定多。(

)解析:功率與做功多少沒有必然聯(lián)系,功率大,做功不一定多,但做功一定快。答案:×(5)由公式P=Fv可知,功率P一定與速率v成正比。(

)解析:公式中的三個量,只有在其中一個量不變的情況下,才能判斷其他兩個量的關(guān)系。答案:×第八章1功與功率—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)第八章1功與功率—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)必備知識自我檢測2.如圖所示,用同樣大小的力F拉同一物體,在四種接觸面甲(光滑水平面)、乙(粗糙水平面)、丙(光滑斜面)、丁(粗糙斜面)上通過同樣的距離,則拉力F的做功情況是(

)A.甲中做功最少 B.丁中做功最多C.做功一樣多 D.無法比較解析:在四種接觸面上,拉力相同,位移相同,拉力與位移同向,根據(jù)W=Fl可得做功一樣多,選項C正確,A、B、D錯誤。答案:C第八章1功與功率—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)第八章1功與功率—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)必備知識自我檢測3.某人用同一水平力F先后兩次拉同一物體,第一次使此物體從靜止開始在光滑水平面上前進l距離,第二次使此物體從靜止開始在粗糙水平面上前進l距離。若先后兩次拉力做的功分別為W1和W2,拉力做功的平均功率分別為P1和P2,則(

)A.W1=W2,P1>P2 B.W1=W2,P1=P2C.W1>W2,P1>P2 D.W1>W2,P1=P2解析:由于拉力相同且又通過相同的位移,根據(jù)W=Fl可知拉力對物體做的功一樣多,但由于沿光滑水平面前進所用時間短,所以P1>P2,選項A正確。答案:A第八章1功與功率—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)第八章1功與功率—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)探究一探究二探究三隨堂檢測對功的理解情境導引下面三種情景中,人是否對物體做功?要點提示:甲圖中,杠鈴不動,沒有位移,人對杠鈴沒有做功;乙圖中,花在力的方向上沒有位移,人對花沒有做功;丙圖中,拖把在人對它的力的方向上發(fā)生了位移,人對拖把做功。第八章1功與功率—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)第八章1功與功率—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)探究一探究二探究三隨堂檢測知識歸納1.力對物體是否做功,決定于兩個因素①做功的力;②物體在力的方向上發(fā)生的位移。而與其他因素,諸如物體運動的快慢、運動的性質(zhì)、接觸面是否光滑、物體質(zhì)量的大小等均無關(guān)系。2.功是一個過程量描述的是力在物體沿力的方向發(fā)生位移的過程中的積累效應。3.對W=Flcos

α的理解(1)W=Flcosα僅適用于計算恒力的功。(2)F表示力的大小,l表示力的作用點相對于地面的位移的大小(l也常常說是物體相對于地面的位移大小),α表示力和位移方向間的夾角,0°≤α≤180°。第八章1功與功率—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)第八章1功與功率—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)探究一探究二探究三隨堂檢測畫龍點睛

公式的表達W=Flcos

α可理解為“功等于沿力F方向的分位移與力的乘積”,也可以理解為“功等于位移與沿位移方向的分力的乘積”。4.總功的計算(1)先由W=Flcosα計算各個力對物體所做的功W1、W2、W3…然后求所有力做功的代數(shù)和,即W合=W1+W2+W3+…(2)先由力的合成或根據(jù)牛頓第二定律求出合力F合,然后由W合=F合lcosα計算總功,此時α為F合的方向與l的方向間的夾角。注意:當在一個過程中幾個力作用的位移不相同時,只能用方法(1)。第八章1功與功率—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)第八章1功與功率—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)探究一探究二探究三隨堂檢測實例引導例1如圖所示,質(zhì)量為m=2kg的物體靜止在水平地面上,受到與水平地面夾角為θ=37°、大小F=10N的拉力作用,物體移動了l=2m,物體與地面間的動摩擦因數(shù)μ=0.3,g取10m/s2,cos37°=0.8。求:(1)拉力F所做的功W1。(2)摩擦力Ff所做的功W2。(3)重力G所做的功W3。(4)彈力FN所做的功W4。(5)合力F合所做的功W。第八章1功與功率—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)第八章1功與功率—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)探究一探究二探究三隨堂檢測解析:(1)對物體進行受力分析,如圖所示。W1=Flcos

θ=10×2×0.8

J=16

J。(2)FN=G-Fsin

θ=20

N-10×0.6

N=14

N,Ff=μFN=0.3×14

N=4.2

NW2=Fflcos

180°=-4.2×2

J=-8.4

J。(3)W3=Glcos

90°=0。(4)W4=FNlcos

90°=0。(5)W=W1+W2+W3+W4=7.6

J。也可由合力求總功,F合=Fcos

θ-Ff=10×0.8

N-4.2

N=3.8

NF合與l方向相同,所以W=F合l=3.8×2

J=7.6

J。答案:(1)16J

(2)-8.4J

(3)0

(4)0

(5)7.6J第八章1功與功率—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)第八章1功與功率—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)探究一探究二探究三隨堂檢測規(guī)律方法1.計算恒力做功要注意的三個問題(1)計算功時一定要明確是哪個力對哪個物體在哪段位移過程中做的功。(2)力F與位移l必須互相對應,即l必須是力F作用過程中的位移。(3)某力對物體做的功只跟這個力、物體的位移以及力與位移間的夾角有關(guān),跟物體的運動情況無關(guān),跟物體是否還受其他力、以及其他力是否做功均無關(guān)。第八章1功與功率—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)第八章1功與功率—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)探究一探究二探究三隨堂檢測2.兩種求合力做功方法的選取原則(1)如果物體處于平衡狀態(tài)或某一方向受力平衡時(合力為零),或者物體在某一方向上做勻變速直線運動時(合力等于ma),用先求合力再求功的方法更簡便。(2)如果已知物體在運動過程中受力變化,所受的力中有的不做功,有的做功且方便求得該力做的功(如重力做的功)時,應選擇W合=W1+W2+…探究一探究二探究三隨堂檢測變式訓練1如圖所示,質(zhì)量為m的物體靜止在傾角為θ的斜面上,物體與斜面間的動摩擦因數(shù)為μ?，F(xiàn)使斜面水平向左勻速移動距離l。該過程中,斜面對物體做的功、各力對物體做的總功分別是(

)A.-mglsinθcosθ;0B.0;0C.0;mglsinθcosθD.-mglsinθcosθ;mglsinθcosθ探究一探究二探究三隨堂檢測解析:根據(jù)物體的平衡條件,可得Ff=mgsin

θ,FN=mgcos

θ。各力的功分別為WFf=Ff·lcos

(180°-θ)=-mglsin

θ·cos

θ;WFN=FN·lcos

(90°-θ)=mglcos

θ·sin

θ;WG=mglcos

90°=0;斜面對物體做的功為斜面對物體施加的力做功的代數(shù)和W斜=WFf+WFN=0。各個力對物體所做的總功等于各力做功的代數(shù)和,即W總=WFf+WFN+WG=0,故選項B正確。答案:B探究一探究二探究三隨堂檢測對正功和負功的理解情境導引(1)如圖甲所示,前面的人向前拉車,后面的人向后拉車,兩個人分別對車做了什么功呢?(2)如圖乙所示,推出的鉛球在空中運動的過程中,重力對鉛球的做功情況如何?探究一探究二探究三隨堂檢測要點提示:(1)前面的人對車的拉力與小車位移方向的夾角小于90°,做正功;后面的人對車的拉力與小車位移方向的夾角大于90°,做負功。(2)推出的鉛球在上升過程中,重力方向與速度方向夾角大于90°,重力對鉛球做負功;鉛球在下落中,重力方向與速度方向的夾角小于90°,重力對鉛球做正功。探究一探究二探究三隨堂檢測知識歸納1.功是標量(1)功是標量,只有量值,沒有方向。功的正、負并不表示功的方向,而且也不是數(shù)量上的正與負。我們既不能說“正功與負功的方向相反”,也不能說“正功大于負功”,它們僅表示相反的做功效果。(2)一個力對物體做負功,往往說成物體克服這個力做功。探究一探究二探究三隨堂檢測2.判斷力是否做功及做功正負的方法(1)看力F的方向與位移l的方向間的夾角α——常用于恒力做功的情形。例如(如圖所示),光滑水平面上有一光滑斜面b,a由斜面頂端靜止滑下,b對a的支持力FN對a物體做了負功,因為支持力FN與位移l之間的夾角始終大于90°。探究一探究二探究三隨堂檢測(2)看力F的方向與速度v的方向間的夾角α——常用于曲線運動的情形。例如,人造地球衛(wèi)星在橢圓軌道上運行,由如圖所示中的a點運動到b點的過程中,萬有引力做負功。因為萬有引力的方向和速度方向的夾角始終大于90°。探究一探究二探究三隨堂檢測3.正功、負功的物理意義功的正負由力和位移之間的夾角決定,所以功的正負不表示方向,而只能說明做功的力對物體來說是動力還是阻力。第八章1功與功率—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)第八章1功與功率—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)探究一探究二探究三隨堂檢測實例引導例2(多選)如圖所示,人站在自動扶梯上不動,隨扶梯向上勻速運動,下列說法正確的是(

)A.重力對人做負功B.摩擦力對人做正功C.支持力對人做正功D.合力對人做功為零解析:人隨電梯向上勻速運動時只受重力和豎直向上的支持力。重力與速度方向的夾角大于90°,所以重力做負功;支持力方向與速度方向間的夾角小于90°,支持力做正功;人受的合力為零,所以合力做功為零,選項A、C、D正確,B錯誤。答案:ACD第八章1功與功率—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)第八章1功與功率—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)探究一探究二探究三隨堂檢測規(guī)律方法

力做正功還是負功的判斷方法1.判斷力F與位移l的夾角αα<90°,力做正功;α>90°,力做負功;α=90°,力不做功。2.判斷力F與速度v的夾角αα<90°,力做正功;α>90°,力做負功;α=90°,力不做功。第八章1功與功率—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)第八章1功與功率—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)探究一探究二探究三隨堂檢測變式訓練2(2020黑龍江東南聯(lián)合體高一上學期期末)如圖所示,自動卸貨車靜止在水平地面上,在液壓機的作用下,車廂與水平方向的夾角θ緩慢增大到一定角度,此過程中貨物相對車廂一直靜止,下列說法正確的是(

)A.貨物受到的支持力做正功B.貨物受到的支持力不做功C.貨物受到的摩擦力做負功D.貨物受到的摩擦力做正功解析:車廂與水平方向的夾角θ緩慢增大的過程中,貨物做圓周運動,支持力垂直車廂向上,支持力與速度方向相同,故支持力做正功,A正確,B錯誤;摩擦力沿車廂向上,與速度方向垂直,所以摩擦力不做功,故C、D錯誤。答案:A第八章1功與功率—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)第八章1功與功率—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)探究一探究二探究三隨堂檢測對公式

和P=Fv的理解情境導引建筑工地上有三臺起重機將重物吊起,下表是它們的工作情況記錄:(1)三臺起重機哪臺做功最多?(2)哪臺做功快?怎樣比較它們做功的快慢呢?起重機編號被吊物體重力勻速上升速度上升的高度所用時間A2.0×103N4m/s16m4sB4.0×103N3m/s12m4sC1.6×103N2m/s20m10s第八章1功與功率—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)第八章1功與功率—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)探究一探究二探究三隨堂檢測要點提示:(1)三臺起重機分別做功3.2×104

J、4.8×104

J、3.2×104

J,所以B做功最多。(2)B做功快;A、C做功相同,A做功用的時間短,A做功較快;A、B做功時間相同,B做功多,B做功快;一般情況下,可以用功與所用時間的比值表示做功的快慢。第八章1功與功率—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)第八章1功與功率—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)探究一探究二探究三隨堂檢測知識歸納1.公式

和P=Fv的比較項目P=Fv適用條件功率的定義式,適用于任何情況下功率的計算,一般用來求平均功率功率的計算式,僅適用于F與v同向的情況,一般用來求瞬時功率聯(lián)系(1)公式P=Fv是

的推論;(2)當時間t→0時,可由定義式確定瞬時功率;(3)當v為平均速度時,P=Fv所求功率為平均功率第八章1功與功率—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)第八章1功與功率—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)探究一探究二探究三隨堂檢測2.公式P=Fv中三個量的制約關(guān)系

保持不變的量各量間的關(guān)系應用P一定F與v成反比汽車上坡時,要增大牽引力,應換低速擋減小速度v一定F與P成正比汽車上坡時,要使速度不變,應加大油門,增大輸出功率,獲得較大牽引力F一定v與P成正比汽車在高速路上,加大油門增大輸出功率,可以提高速度畫龍點睛

P=Fv可以理解為“某力的功率等于力與在力方向上速度的乘積”,也可以理解為“某力的功率等于速度與在速度方向上此力的分力之積”。第八章1功與功率—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)第八章1功與功率—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)探究一探究二探究三隨堂檢測實例引導例3如圖所示,質(zhì)量為m=2kg的木塊在傾角θ=37°的斜面上由靜止開始下滑,木塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為μ=0.5,已知:sin37°=0.6,cos37°=0.8。(g取10m/s2)求:(1)前2s內(nèi)重力做的功。(2)前2s內(nèi)重力的平均功率。(3)2s末重力的瞬時功率。第八章1功與功率—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)第八章1功與功率—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)探究一探究二探究三隨堂檢測解析:(1)木塊所受的合外力F合=mgsin

θ-μmgcos

θ=mg(sin

θ-μcos

θ)=2×10×(0.6-0.5×0.8)

N=4

N(3)木塊在2

s末的速度v=at=2×2

m/s=4

m/s2

s末重力的瞬時功率P=mgvsin

θ=2×10×4×0.6

W=48

W。答案:(1)48J

(2)24W

(3)48W第八章1功與功率—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)第八章1功與功率—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)探究一探究二探究三隨堂檢測規(guī)律方法

求解功率時應該注意的問題(1)首先要明確是求哪個力的功率,汽車的功率是指汽車牽引力的功率,起重機的功率是指起重機鋼絲繩拉力的功率。(3)若求瞬時功率,需明確是哪一時刻或哪一位置,應用公式P=Fv,如果F、v不同向,則投影到相同方向再計算。第八章1功與功率—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)第八章1功與功率—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)探究一探究二探究三隨堂檢測變式訓練3從空中以40m/s的初速度平拋一重為10N的物體,物體在空中運動3s落地,不計空氣阻力,g取10m/s2,則物體落地前瞬間,重力的瞬時功率為(

)A.300W B.400W C.500W D.700W解析:物體落地瞬間vy=gt=30

m/s,所以PG=Gvy=300

W,故A正確。答案:A第八章1功與功率—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)第八章1功與功率—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共42張PPT)探究一探究二探究三隨堂檢測1.(2020福建莆田期中)下列關(guān)于功的說法正確的是(

)A.凡是發(fā)生了位移的物體,一定有力對它做功B.凡是受力作用的物體,一定有力對它做功C.凡是既受力又發(fā)生了位移的物體,一定有力對它做功D.凡是物體在所受力的方向上發(fā)生了位移,這力一定對它做了功探究一探究二探究三隨堂檢測解析:若一個物體不受任何外力,做勻速直線運動,那么此物體有位移但沒有力