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    高中物理人教版 (2019)必修 第二册第八章 机械能守恒定律1 功与功率完整版ppt课件

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    这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二册第八章 机械能守恒定律1 功与功率完整版ppt课件,文件包含81功和功率课件pptx、81功和功率解析版docx、81功和功率原卷版docx等3份课件配套教学资源,其中PPT共41页, 欢迎下载使用。


    新人教版物理必修第二册
    8.1 功和功率
    新课引入新知讲解课堂小结典例探究
    目录
    CONTENTS
    生活中的功
    新课引入
    一、功和能
    货物在起重机拉力的作用下重力势能增加了
    列车在机车的牵引力作用下动能增加了
    握力器在手的压力下弹性势能增加了
    新知讲解
    一、功和能
    只有力,没有位移,故力不做功
    说明要有位移
    力与位移方向相同,力做功
    力的方向上有位移
    新知讲解
    一、功和能
    力与位移方向垂直不做功
    在力方向上必须有位移
    有力有位移,拉力做功
    新知讲解
    一、功
    在初中我们已经学过功的初步知识,如果力的方向与物体的运动方向一致,该怎样计算功呢?
    W=FS
    力F对物体所做的功等于力的大小与物体移动距离的乘积。
    如图甲所示物体m在水平力F的作用下水平向前行驶的位移为s,求力F对物体所做的功。
    新知讲解
    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。
    l
    (1)作用在物体上的力(2)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)
    1、功的概念:
    一、功
    新知讲解
    一、功
    (1)如果力的方向与物体的运动方向一致,应如何计算这个力的功?
    W = F l
    (2)如果力的方向与物体的运动方向垂直,应如何计算这个力的功?
    F支不做功 即 W=0
    如何求功?
    新知讲解
    一、功
    如果力的方向与物体的运动方向成某一角度α,应如何计算这个力的功?
    新知讲解
    一、功

    当力F和位移 l 成α时:
    WF1=F1·lWF2=F2·0
    3.功的计算公式:
    方法一
    新知讲解
    一、功
    l1=lcosα
    l2=lsinα
    W1= Fl 1= Flcos α
    W2= 0
    当力F和位移 l 成α时:
    方法二
    3.功的计算公式:
    新知讲解
    一、功
    W = F lcosα
    力对物体所做的功,等于力的大小、位移的大小、力与位移夹角的余弦这三者的乘积。
    4.国际单位:
    焦耳(简称:焦 ——符号:J)
    1J=1N×1m=1N·m
    3.功的计算公式:
    新知讲解
    一、功
    ① 功是过程量,对应一段时间或位移是力对空间的积累效果;故计算功时一定要指明是哪个力在哪个过程对物体做的功。
    5.说明
    ②公式W = Fl cosα只适用于计算恒力的功,l是物体的位移,不是路程。
    新知讲解
    一、功
    (1)00 ≤α < 900,cos α>0,W取正值, 做正功;
    (2)α= 900,cos α=0 , W等于0 ,不做功;
    (3)900 < α ≤1800,cos α<0,W取负值,做负功。
    某力对物体做负功,往往说成“物体克服某力做功”(取绝对值)
    (4)功的正负既不表示方向,也不表示大小,只表示动力做功还是阻力做功,功是一个有正负的标量。
    6.正功与负功
    新知讲解
    二、功率
    1.一台起重机甲在 1min 内把1吨的货物匀速提到预定的高度。另一台起重机乙在 30s 内把1吨的货物匀速提到相同的高度。
    哪一个做功快呢?
    做功相同,时间越短,做功越快
    新知讲解
    二、功率
    2.一台起重机甲在 30s 内把1吨的货物匀速提高了10m。另一台起重机乙在 30s 内把1吨的货物匀速提高了5m。
    哪一个做功快呢?
    时间相同,做的功越多,做功越快
    方法:物理上采用的是利用单位时间内做功的多少来度量做功的快慢
    新知讲解
    二、功率
    1.定义:功跟完成这些功所用时间的比值,叫做功率。
    3.国际单位:瓦特,简称瓦,符号是W 1W=1J/s=1N•m/S. 常用单位:千瓦(kW),1kW=1000W=103W; 1马力=735瓦
    4.物理意义:描述物体做功快慢的物理量。 (P越大——做功越快)
    5.功率是标量。表示做功过程中能量转化的快慢。
    2.定义式:
    (单位时间做功的多少)
    比值定义法
    新知讲解
    二、功率
    新知讲解
    二、功率
    W=Flcosα
    P=Fvcosα
    P=vFcosα
    P=Fvcosα
    6.功率的另一种表达式
    新知讲解
    二、功率
    7.平均功率与瞬时功率
    平均功率:描述在一段时间内做功的平均快慢
    瞬时功率:表示在某一时刻做功的快慢
    当 t 很短很短时,此式表示瞬时功率
    当 t 表示一段时间时,此式表示平均功率
    即使是同一个力做功,做功的功率也可能是变化的,在一段时间内力对物体做功的功率,实际上是这段时间内力对物体做功的平均功率。
    新知讲解
    二、功率
    8.额定功率和实际功率
    (1)额定功率:是指机器正常工作(即额定转速下)时的最大输出功率,也就是机器铭牌上的标称值。(额定功率是动力机器重要的性能指标,一个动力机器的额定功率是一定的)(2)实际功率:是指机器在工作中实际输出的功率。(3)机器不一定在额定功率下工作,机器正常工作时实际功率总是小于或等于额定功率,机器只能在短暂时间内实际功率略大于额定功率,但不允许长时间超过额定功率。
    新知讲解
    三、功的求法
    1.总功的求法
    我们学习了一个力对物体所做的功的求解方法,而物体所受的力往往不止一个,那么如何求解这几个力对物体所做的功呢?
    几个力对物体所做的总功,等于各个力分别对物体做功的代数和。
    几个力对物体所做的总功,等于这几个力的合力对这个物体所做的功。
    W总 = F合 l cosα
    W总 = W1 + W2 + W3 +······
    新知讲解
    三、功的求法
    2、平均力法
    当力的方向不变,大小随位移按线性规律变化时,即F是位移l的线性函数,则平均力 ,由 求功。
    新知讲解
    三、功的求法
    3、Fcosα—l 图像法(一般简称“图像法”或“F—l 图像法 ”)
    适用条件:一般适用于方向不变,大小相对位移成线性变化的变力。(大小非线性变化也可以表示,只是中学阶段可能不能求出具体数值)
    F cosα — l 图线与l 轴所围的面积等于力F做功的数值。面积取正值,代表力做正功;面积为负值,代表力做负功.
    F
    新知讲解
    三、功的求法
    3、微元法(无限分割法)
    当力的大小不变,力的方向时刻与速度同向(或反向)时,把物体的运动过程分为很多小段,这样每一小段可以看成直线,先求力在每一小段上的功,再求和即可。过程无限分小后, 可认为每小段是恒力做功。
    (1)适用对象:力的大小不变,方向变化且始终与运动方向相同或相反。
    (2)在曲线运动或往复运动中,滑动摩擦力、空气阻力等变力的功是力对路程的积累。
    新知讲解
    三、功的求法
    5、变力转换恒力法(简称为“转换法”或“等效法”)
    (1)分段转换法:力在全程是变力,但在每一个阶段是恒力,这样就可以先计算每个阶段的功,再利用求和的方法计算整个过程中变力做的功.(2)等效替换法:若某一变力的功和某 一恒力的功相等,则可以用求得的恒力的功来作为变力的功.
    新知讲解
    三、功的求法
    由动能定理W=ΔEK可知,将变力的功转换为物体动能的变化量,可将问题轻易解决。
    7、用动能定理进行求解:
    8、用功能关系进行求解
    6、7、8种方法学了后面知识,再讲解。
    6、功率法: 若变力做功的功率恒定和做功时间是已知的,则可以用W=Pt来求变力的功
    新知讲解
    四、机车启动
    1.以恒定功率P额启动;
    机车的启动方式有两种:
    2.在恒定的牵引力F作用下匀加速启动。
    新知讲解
    四、机车启动
    1.以恒定功率P额启动
    当F=F阻时,a=0 ,v达到最大
    保持 vm匀速
    v








    v—t 图象
    加速阶段的图象
    匀速阶段的图象
    v0=0,P恒=P额
    新知讲解
    四、机车启动
    1.F为变力时,发动机做的功只能用 W=Pt 计算,不能用W =Fl 计算。
    2.达到最大速度的本质条件是:a=0
    说明:
    3.达到最大速度时,有 P额=F阻vm
    1.以恒定功率P额启动
    新知讲解
    四、机车启动
    2.以恒定加速度启动
    当F= F阻时,a=0 ,v达到最大
    保持 vm匀速








    P =F v



    当P= P额时,保持P额继续加速
    新知讲解
    四、机车启动
    机车做匀加速运动只能维持一段时间,当功率增大到额定功率时,匀加速运动结束,匀加速时间为:
    说明:
    2.匀加速结束的条件是:P实=Pmax=P额
    3.当匀加速结束时速度为v1,P额=Fv1=f阻Vm (其中F=ma+f阻)
    1.达到最大速度的本质条件:a=0
    2.以恒定加速度启动
    新知讲解
    1.做功的条件
    物体在力的方向上移动的位移
    2.功的计算:
    W = F l cosα
    3.功是标量,但有正负。正负只表示做功的力的效果,功的正负 不表示方向,也不表示大小。
    4.总功等于各个力对物体所做功的代数和。
    2.定义式:
    1.物理意义:表示做功快慢的物理量
    3.计算式:P = F v cosα
    一般用于求平均功率
    4.单位:国际单位—— 瓦特 (W)
    一般用于求瞬时功率
    功率

    功和功率
    课堂小结
    例1:质量为m=3kg的物体放在水平面上,在与水平方向成370角的拉力F=20N作用下匀加速运动,通过位移 S=2m的过程中,物体所受摩擦力大小为6N。(cos370=0.8)求:
    WG=0J
    WN=0J
    Wf =-f S=-12J
    W总=WG+WN +Wf +WF=20J
    (1)重力对物体做的功(2)支持力对物体做的功(3)摩擦力对物体做的功(4)拉力对物体做的功(5)合力对物体做的总功
    W总=F合S=20J
    方法一
    方法二
    WF=FScos370=32J
    W总=20J
    典例探究
    例2、如图所示,轻弹簧一端与竖直墙壁连接,另一端与一质量为m的木块连接,放在光滑的水平面上,弹簧的劲度系数为k,弹簧处于自然状态,用水平力缓慢拉物体,使物体前进距离S,求这一过程中拉力对物体做了多少功?
    分析:缓慢拉动木块,可以认为木块处 于平衡状态,故拉力等于弹力的大小F=ks′,是变力.
    典例探究
    分析:缓慢拉动木块,可以认为木块处 于平衡状态,故拉力等于弹力的大小F=ks′,是变力.
    例2、如图所示,轻弹簧一端与竖直墙壁连接,另一端与一质量为m的木块连接,放在光滑的水平面上,弹簧的劲度系数为k,弹簧处于自然状态,用水平力缓慢拉物体,使物体前进距离S,求这一过程中拉力对物体做了多少功?
    典例探究
    例3. 物体A、B质量相同,A放在光滑的水平面上,B放在粗糙的水平面上,在相同的力F作用下,由静止开始都通过了相同的位移s,( ) A.力F对A做功较多,做功的平均功率也较大 B.力F对B做功较多,做功的平均功率也较大 C.力F对A、B做的功和做功的平均功率都相同 D.力F对A、B做功相等,但对A做功的平均功率较大
    D
    典例探究
    例4.一辆小汽车在水平路面上由静止启动,在前5s内做匀加速直线运动,5s末达到额定功率,之后保持额定功率运动,v-t图象如下图。已知汽车质量为m=2×103kg,汽车受到地面的阻力为车重的0.2倍,g取10m/s2,则(  )A.汽车在前5s内的牵引力为8×103N B.汽车在前5s内的牵引力为6×103NC.汽车的额定功率为60kW D.汽车的最大速度为20m/s
    AD
    典例探究
    例5.如图甲所示,质量为m的小火箭由静止开始加速上升,功率P与时间t的关系图像如图乙所示,t1时刻火箭的功率达最大值Pm,t2时刻火箭的速度为v0,t3时刻火箭开始匀速上升,不计空气的阻力和燃料燃烧时的质量损失,重力加速度为g,下列说法正确的是(  )A.0-t3火箭的牵引力恒定不变B.火箭的最大速度为v0C.0-t3,牵引力对火箭做的功为D.t2时刻火箭的加速度为
    CD
    典例探究
    新人教版物理必修第二册
    课程结束
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