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1、第一课时功和功率第1页，此课件共25页哦第一课时第一课时 功和功率功和功率 第2页，此课件共25页哦主干知识再现主干知识再现一功一功 1定义：定义：物体受到力的作用，并且在力的方向上发生物体受到力的作用，并且在力的方向上发生一段位移，就说该力对物体做了功。一段位移，就说该力对物体做了功。2做功的两个不可缺少的因素：做功的两个不可缺少的因素：力和物体在力的方向上发生的位移力和物体在力的方向上发生的位移.第3页，此课件共25页哦3公式：公式：W=FScos(为为F与与s的夹角的夹角)说明：说明：（1）同一性：定义式中的）同一性：定义式中的F和和s所指对象要同一，即位所指对象要同一，即位移移s是力的
2、作用点的位移是力的作用点的位移 （2）相对性：功也有相对性（由于位移具有相对）相对性：功也有相对性（由于位移具有相对性），一般取地面为参考系。性），一般取地面为参考系。（3）恒力的功：求恒力的功可理解成力与力方向）恒力的功：求恒力的功可理解成力与力方向位移的乘积，也可理解成位移和位移方向上力的分位移的乘积，也可理解成位移和位移方向上力的分量的乘积。恒力的功只与量的乘积。恒力的功只与F、S、有关，与其它诸因有关，与其它诸因素无关。素无关。第4页，此课件共25页哦例题：例题：水平恒力水平恒力F作用于放在光滑水平面上的质量为作用于放在光滑水平面上的质量为m的物体的物体上，使物体沿力的方向运动位移上，
3、使物体沿力的方向运动位移s过程中，力过程中，力F做功大小为做功大小为W1。若使水平恒力。若使水平恒力F作用于放在粗糙水平面上的质量作用于放在粗糙水平面上的质量为为2m的物体上，使物体沿力的方向运动位移的物体上，使物体沿力的方向运动位移s过程中过程中，力，力F做功大小为做功大小为W2，则，则W1和和W2比较比较 （）AW1W2 B.W1=W2 C W1W2 D.无法判断无法判断答案：答案：B 若要比较合外力对物体做的功，则应分析物体受的外若要比较合外力对物体做的功，则应分析物体受的外力，求出合外力及其与位移间的夹角，再经过计算进行比力，求出合外力及其与位移间的夹角，再经过计算进行比较。较。第5页
4、，此课件共25页哦4功有正负，但不表示方向，功是标量，没有方向，求功有正负，但不表示方向，功是标量，没有方向，求各力功的合功应求代数和。各力功的合功应求代数和。当当=90时，力对物体时，力对物体不做功不做功；当当90 180时，力对物体时，力对物体做负功做负功，即物体克服该，即物体克服该力做功。力做功。当当0 90时，力对物体时，力对物体做正功做正功。功的正负表示力对物体的作用是促进作用还是阻碍作用功的正负表示力对物体的作用是促进作用还是阻碍作用，即是动力对物体做功，还是阻力对物体做功。，即是动力对物体做功，还是阻力对物体做功。第6页，此课件共25页哦 5功是过程量，功是能量转化多少功是过程量
5、，功是能量转化多少的量度，是力在空间上的累积效应。的量度，是力在空间上的累积效应。6功的单位：功的单位：国际单位制中是焦耳（国际单位制中是焦耳（J）1kW.h=3.6 X 106 J 第7页，此课件共25页哦二疑难解析二疑难解析 1.如何判断某力是否做功？如何判断某力是否做功？由功的定义，根据力和位移方向间的关系判断，若二者由功的定义，根据力和位移方向间的关系判断，若二者夹角夹角=90，则该力对物体不做功，常用于判定恒力做功，则该力对物体不做功，常用于判定恒力做功。根据力和瞬时速度方向的夹角判断。此法常用于判断质根据力和瞬时速度方向的夹角判断。此法常用于判断质点作曲线运动时变力的功。当力的方向
6、和瞬时速度方向垂点作曲线运动时变力的功。当力的方向和瞬时速度方向垂直时作用点在力的方向上位移是零，力不做功。直时作用点在力的方向上位移是零，力不做功。例如：例如：匀匀速圆周运动中，向心力对物体不做功；洛伦兹力不速圆周运动中，向心力对物体不做功；洛伦兹力不做功等。做功等。第8页，此课件共25页哦根据物体或系统的能量是否有变根据物体或系统的能量是否有变化，彼此是否有能量的转移或转化进行化，彼此是否有能量的转移或转化进行判断，若有能量变化，或系统内各物体判断，若有能量变化，或系统内各物体间彼此有能量的转移或转化，则必定有间彼此有能量的转移或转化，则必定有力做功。力做功。此法常用于两个相联系的物体此法
7、常用于两个相联系的物体第9页，此课件共25页哦2如何计算恒力功？如何计算恒力功？一个恒力一个恒力F对物体做功对物体做功W=FScos有两种处理方法：有两种处理方法：一种：是一种：是W等于力等于力F乘以物体在力乘以物体在力F方向上的分位移方向上的分位移Scos，即，即将物体的位移分解为沿将物体的位移分解为沿F方向上和垂直方向上和垂直F方向上的两个分位移方向上的两个分位移S1和和S2，则则F做的功做的功W=F S1=FScos。另一种：是另一种：是W等于力等于力F在位移在位移S方向上的分力方向上的分力Fcos乘以物体乘以物体的位移的位移S，即将力，即将力F分解为沿分解为沿S方向上和垂直方向上和垂直
8、S方向的两个分力方向的两个分力F1和和F2，则，则F做的功做的功W=F1S=FcosS。（其中。（其中为为F、s夹的夹角）（夹的夹角）（65页例页例2）恒力功大小只与恒力功大小只与F、s、这三个量有关这三个量有关与物体是否还受其他力与物体是否还受其他力、物体运动的速度、加速度等无关。、物体运动的速度、加速度等无关。第10页，此课件共25页哦 例例如图用恒力如图用恒力F拉着质量为拉着质量为m的物体沿水平面从的物体沿水平面从A移移到到B的过程中，下列说法正确的是的过程中，下列说法正确的是 ()A.有摩擦力对比无摩擦力时有摩擦力对比无摩擦力时F做的功多做的功多 B有摩擦力时与无摩擦力时有摩擦力时与无
9、摩擦力时F做功一样多做功一样多 C物体加速运动比减速运动物体加速运动比减速运动F做的功多做的功多 D物体无论是加速、减速还是匀速，力物体无论是加速、减速还是匀速，力F做的功一样多做的功一样多 答案答案:BDSFF第11页，此课件共25页哦3当物体同时受到几个力作用发生一段位移时，如何求合当物体同时受到几个力作用发生一段位移时，如何求合力功？力功？（1）先先用平行四边形定则用平行四边形定则求出合外力求出合外力，再根据，再根据W=F合合Scos计算功注意计算功注意应是合外力与位移应是合外力与位移S间的夹角。间的夹角。各力的作用时间必须相同。各力的作用时间必须相同。（2）先分别求各个外力的功先分别求
10、各个外力的功：W1=F1Scos1，W2=F2Scos2再把各个外力的功再把各个外力的功代数和代数和相加相加。第12页，此课件共25页哦例题：例题：如图两个互相垂直的力如图两个互相垂直的力F1和和F2作用在同一物体上，作用在同一物体上，使物体通过一段位移的过程中，力使物体通过一段位移的过程中，力F1对物体做功对物体做功4J，力，力F2对物体做功对物体做功3J，则力，则力F1与与F2的合力对物体做的功为的合力对物体做的功为 A7J B1J C5J D3.5J答案：（答案：（A）本题中不知本题中不知F1和和F2大小，而且也不知物体运动的性大小，而且也不知物体运动的性质，若用恒力功的公式计算是相当麻
11、烦的，由于功是质，若用恒力功的公式计算是相当麻烦的，由于功是标量，合力对物体做的功，应等于各分力对物体做功标量，合力对物体做的功，应等于各分力对物体做功的代数和，因此，合力对物体做功应为的代数和，因此，合力对物体做功应为A7J，而不，而不是是C5JvF2F1第13页，此课件共25页哦4如何计算变力做功如何计算变力做功?(1)有两类不同的力：有两类不同的力：一类一类是与势能相关联的力，比如重力、弹簧的弹力是与势能相关联的力，比如重力、弹簧的弹力、以及电场力等，它们的功与路径无关，只与位移有关、以及电场力等，它们的功与路径无关，只与位移有关或者说只与始末点的位置有关或者说只与始末点的位置有关对这类
12、力可利用与相关势对这类力可利用与相关势能的变化求对应力的功能的变化求对应力的功例如：重力功等于重力势能的变例如：重力功等于重力势能的变化；电场力功等于电势能的变化；分子力功等于分子势化；电场力功等于电势能的变化；分子力功等于分子势能的变化能的变化另一类另一类是滑动摩擦力、空气阻力等，在曲线运动或是滑动摩擦力、空气阻力等，在曲线运动或往返运动时，这类力的功等于力和路程往返运动时，这类力的功等于力和路程(不是位移不是位移)的积的积第14页，此课件共25页哦（2）若变力与位移成线性函数关系，则可求出变力的平均）若变力与位移成线性函数关系，则可求出变力的平均值值F=122FF然后运用恒力功的公式进行计
13、算然后运用恒力功的公式进行计算如弹簧在弹性限度内如弹簧在弹性限度内弹力的功即可利用此法弹力的功即可利用此法（3）作出变力）作出变力F随位移随位移S变化的变化的图象，图象与位移轴所围图象，图象与位移轴所围“面积面积”即为变力做的功。即为变力做的功。FsF10F2s2第15页，此课件共25页哦如图所示，某人用大小不变的力如图所示，某人用大小不变的力F拉着放拉着放在光滑水平面上的物体，开始时与物体相连的绳在光滑水平面上的物体，开始时与物体相连的绳和水平面间夹角是和水平面间夹角是，当拉力，当拉力F作用一段时间后作用一段时间后，绳与水平面间夹角为，绳与水平面间夹角为，已知图中高度为，已知图中高度为h,求
14、绳的拉力求绳的拉力F对物体做的功对物体做的功(绳的质量，滑轮质绳的质量，滑轮质量，以及滑轮间的摩擦均不计量，以及滑轮间的摩擦均不计)FABhFS1S2（4）化变力做功为恒力做功）化变力做功为恒力做功66页页7题题第16页，此课件共25页哦（5）当某力做功的功率）当某力做功的功率P一定时，该力在时间一定时，该力在时间t内做的功可由内做的功可由W=Pt求出求出(当然，亦适用恒力功当然，亦适用恒力功)（6）根据功和能的关系，如动能定理、功是能量转化）根据功和能的关系，如动能定理、功是能量转化的量度，通过求能的变化来求变力的功的量度，通过求能的变化来求变力的功第17页，此课件共25页哦（7）“曲变直曲
15、变直”的观点，即的观点，即微元法微元法求解变力功求解变力功 在解答物理问题时，如果研究对象或物理过程不在解答物理问题时，如果研究对象或物理过程不是理想化的物理模型，不能直接应用物理规律及其相是理想化的物理模型，不能直接应用物理规律及其相应的公式求解；或者问题中涉及非均匀变化的物理量应的公式求解；或者问题中涉及非均匀变化的物理量，不能用初等数学解决；我们可以把研究对象或物理，不能用初等数学解决；我们可以把研究对象或物理过程分割成许多微小单元，从而将非理想化的研究对过程分割成许多微小单元，从而将非理想化的研究对象或物理过程转化为理想化的物理模型，将曲线转化象或物理过程转化为理想化的物理模型，将曲线
16、转化为直线，将非均匀变化的量转化为均匀变化的量为直线，将非均匀变化的量转化为均匀变化的量(甚至甚至恒量恒量)，然后再用常规方法解答，然后再用常规方法解答;这种思维方法叫做微元分这种思维方法叫做微元分割法，简称微元法割法，简称微元法曲线运动中的变力做功问题常用微无法求曲线运动中的变力做功问题常用微无法求解解 第18页，此课件共25页哦例题例题 在水平面上，有一弯曲的槽道，槽道由半径分在水平面上，有一弯曲的槽道，槽道由半径分别为别为R/2和和R的两半圆构成如图所示，现用大小恒为的两半圆构成如图所示，现用大小恒为F的拉的拉力将一光滑小球从力将一光滑小球从A点沿槽道拉至点沿槽道拉至B点，若拉力点，若拉
17、力F的方向时的方向时时刻刻与小球运动方向一致，则此过程中拉力所做的功为时刻刻与小球运动方向一致，则此过程中拉力所做的功为()A零零 BFR C3FR/2 D2FRRR/2FBA答案：答案：C第19页，此课件共25页哦例题例题质量为质量为M的长木板放在光滑的水平面上，一的长木板放在光滑的水平面上，一个质量为个质量为m的滑块以某一速度沿木板表面从的滑块以某一速度沿木板表面从A点滑至点滑至B点点在木板上前进了在木板上前进了L，而木板前进，而木板前进S，如图，若滑块与木板，如图，若滑块与木板间摩擦因数为间摩擦因数为，求摩擦力对滑块、对木块做功各为多少，求摩擦力对滑块、对木块做功各为多少？解析：摩擦力对
18、滑块做功为解析：摩擦力对滑块做功为W1=-mg(S+L).木板受到的摩擦力对木板做功为木板受到的摩擦力对木板做功为W2=-mgSBASMmL第20页，此课件共25页哦说明：说明：（1）作用力与反作用力大小相等，但它）作用力与反作用力大小相等，但它们的功不一定相等。们的功不一定相等。（2）摩擦力不一定做负功）摩擦力不一定做负功（3）同一问题中计算功必须选取同一参照）同一问题中计算功必须选取同一参照物物地面地面思考：思考：通过滑块克服摩擦力做功实现了怎样通过滑块克服摩擦力做功实现了怎样的能量转化和转移？的能量转化和转移？第21页，此课件共25页哦5作用力与反作用力做功作用力与反作用力做功 作用力与
19、反作用力可以同时对物体做正功、负功。也作用力与反作用力可以同时对物体做正功、负功。也可以一个对物体做正功一个做负功，还可能一个做功另一可以一个对物体做正功一个做负功，还可能一个做功另一个不做功。分析时要注意物体对地面是否有位移。个不做功。分析时要注意物体对地面是否有位移。注意：注意：）单个摩擦力做功可能对物体做正功、负功、或不做）单个摩擦力做功可能对物体做正功、负功、或不做功。一对滑动摩擦力对物体做的总功一定为负功，数值上功。一对滑动摩擦力对物体做的总功一定为负功，数值上等于摩擦力乘以相对位移，也等于系统因摩擦而产生的内等于摩擦力乘以相对位移，也等于系统因摩擦而产生的内能。能。2）一对弹力做功
20、一定一正、一负，数值相等，总功为零）一对弹力做功一定一正、一负，数值相等，总功为零。第22页，此课件共25页哦二功率二功率1定义：功跟完成这些功所用时间的比做功率定义：功跟完成这些功所用时间的比做功率是是描述做功快慢的物理量，标量描述做功快慢的物理量，标量2功率的计算公式：功率的计算公式：P=P=Fvcos。说明：说明：式是物体在式是物体在t时间内的平均功率，若功率一直不时间内的平均功率，若功率一直不变，亦为即时功率。式中当变，亦为即时功率。式中当v是瞬时速度时，是瞬时速度时，P是瞬是瞬时功率；若时功率；若v是平均速度时，是平均速度时，P是平均功率。式中是平均功率。式中 是是F与与v方向间的夹
21、角。方向间的夹角。wtwt第23页，此课件共25页哦3单位：单位：瓦（瓦（W）、千瓦（）、千瓦（kW）、马力等，其）、马力等，其换算关系为：换算关系为：1 kW=1000 W 1马力马力=735 W第24页，此课件共25页哦5牵引力的功率牵引力的功率 牵引力的功率等于牵引力与速度的乘积牵引力的功率等于牵引力与速度的乘积，牵引力的功率等于发动机的输出功率。发动，牵引力的功率等于发动机的输出功率。发动机铭牌上的额定功率，指的是该机器正常工作机铭牌上的额定功率，指的是该机器正常工作时的最大输出功率，并不是任何时候发动机的时的最大输出功率，并不是任何时候发动机的功率都等于额定功率的，发动机正常工作时的功率都等于额定功率的，发动机正常工作时的实际功率可在实际功率可在0到额定值间取值。到额定值间取值。第25页，此课件共25页哦