中职通用物理机械功第一节 功 功率课件

物理 10 （通用类）
练习2-1
1．正功和负功取决于( )。 A．力的方向 C．力和位移方向间的夹角
答案：C。
B．位移的方向 D．力的性质
2．某人从一楼走到四楼，第一次用了30 s、第二次用了40 s。他前后两次
克服重力做的( )。
A．功相同，功率相同
B．功不同，功率不同
C．功相同，功率不同
D．功不同，功率相同
在物理学中，用功率来表示做功的快慢程度，功W 跟完成这些功所用时 间t 的比值，叫做功率。用P 表示功率，则有
PW t
功率是标量。功率的SI单位是W。
电动机、内燃机等动力机械都标有额定功率，这是在正常条件下可以长时 间工作的功率。实际输出功率往往小于这个数值。例如，某汽车内燃机的额定 功率是100 kW，但在平直公路上中速行驶时，发动机实际输出的功率只有20 kW左右。在特殊情况下，例如在穿越障碍时，司机通过增大供油量可以使实 际输出的功率大于额定功率，但这对发动机有害，只能工作很短的时间，而且 要尽量避免。
物理
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（通用类）
[例题1] 一个质量为150 kg的小车，受到与水平方向成37°角斜向上方的 拉力500 N，在水平地面上移动的距离为5 m。物体与地面间的滑动摩擦力为 100 N，求合力对物体做的功。
分析 小车在水平地面上移动时，受到重力G、支持力FN、拉力F和摩擦 力Ff四个力的作用，如图所示。由于重力G、支持力FN的方向与小车的位移方 向垂直，不做功，因此合力做的功就是拉力F和摩擦力Ff做功的代数和。
4. 一台电动机的额定功率是10 kW，要用这台电动机匀速提升重力为 2.5×104 N的钢板，提升的速度是多少？
答案：0.4 m/s。
物理 12 （通用类）
解 拉力做的功： WF＝Fscosα＝500×5×cos37°J＝2 000 J
摩擦力做的功： WFf＝－Ffs＝－100×5 J＝－500 J
合力做的功： W合＝WF＋WFf＝2000－500 J＝1 500 J
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（通用类）
二、功率
不同物体做相同的功，所用的时间往往不同，也就是说，做功的快慢不 相同。一台起重机能在1 min内把1 t货物提到楼顶，另一台起重机只用30 s就 可以做相同的功。第二台起重机比第一台做功快一倍。
第一节 功 功率
一、功 二、功率
物理
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（通用类）
一、功
在初中，我们已经学过有关功的初步知识。一个物体受到力的作用，如 果在力的方向上发生了一段位移，我们就说这个力对物体做了功。例如，人 拉车前进，车在人的拉力作用下发生了一段位移，就说人的拉力对车做了功。
物理
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（通用类）
如果物体在恒力F 作用下，沿力F 的方向发生的位移是s，如下图所示， 那么，力F 对物体做的功为W=Fs。功是标量。功的SI单位是J。
然而，在发动机功率一定时，通过减小速度提高牵引力或通过减小 牵引力而提高速度，效果都是有限的。所以，要提高速度和增大牵引力， 必须提高发动机的额定功率，这就是高速火车、汽车和大型舰船需要大功 率发动机的原因。
物理
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（通用类）
[例题2] 某汽车发动机的额定功率是6.0×104 W，在水平路面上行驶时受 到的阻力是1.8×103 N，求发动机在额定功率时汽车匀速行驶的速度。在同样 的阻力下，如果行驶速度只有54 km/h，发动机输出的实际功率是多少？
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（通用类）
v s t
把W = Fs代入功率的公式，可得 P W Fs ，由于 tt
，所以
P = Fv
即功率等于力和物体运动速度的乘积。从公式可以看出，汽车、火车等
交通工具，当发动机的功率P 一定时，牵引力F 和速度v 成反比。
汽车发动机的转动通过变速箱中的齿 轮传递到车轮，转速比可以通过变速杆来 改变。发动机的最大输出功率是一定的， 所以汽车在上坡时，司机要用“换挡”的 方法减小速度，来得到较大的牵引力。在 平直公路上，汽车受到的阻力较小，需要 的牵引力也较小，这时就可以使用高速挡， 使汽车获得较高的速度。
讨论：
当α＝0时， cosα＝1，W＝Fs，力和位移方向相同，力对物体做正功。 当0＜α＜90°时，cosα＞0，W为正值，力对物体做正功。 当α＝90°时，cosα＝0，W＝0，力和位移方向垂直，力对物体不做功。
当90°＜α＜180°时，cosα＜0，W为负值，力对物体做负功。 当α＝180°时，cosα＝－1，W＝－Fs，力和位移方向相反，力对物体做负 功。
力和物体在力的方向上发生的位移，是做功的两个不可缺少的因素。例 如，一个物体在光滑的水平面上匀速直线运动，因为物体在位移方向上没有 受力，所以，没有力对小球做功；某人举着一个物体向前匀速运动，虽然用 了力，但在力的方向上没有位移，所
在实际生活和生产中，物体的运动方向并不总是跟力的方向相同，当力 的方向跟运动方向成某—角度α 时，如下所示，怎样来计算这个力做的功呢?
分析 汽车匀速行驶时，牵引力和阻力相等。由发动机的额定功率和牵 引力，利用公式P = Fv即可求出速度。当汽车牵引力不变，而速度减小时，发 动机的实际输出功率也可由公式P = Fv求出。
解 当发动机的额定功率P1＝6.0×104 W，牵引力F＝1.8×103 N时，由于 P1＝Fv1
所以
当牵引力F不变，速度v2＝54 km/h＝15 m/s时，有 P2＝Fv2＝1.8×103×15 W＝2.7×104 W
答案：C。 3. 一位质量m＝60 kg的滑雪运动 员从高h＝10 m的斜坡顶端自由下滑， 如右图所示。如果运动员在下滑过程 中受到的阻力F＝50 N，斜坡的倾角θ ＝30°，运动员滑至坡底的过程中， 所受的几个力做的功各是多少？合力 做的功是多少？
物理 11 （通用类）
答案：重力做的功是2940 J；支持力不做功；阻力做的功是-500 J；合力 做的功是2 440 J。受力图如下所示。
我们可以把力F分解成与位移方向平行的分力F1和与位移方向垂直的分力 F2，如下所示。
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（通用类）
在物体发生位移s的过程中，由于物体在F2的方向上没有发生位移，因此， F2对物体做的功等于零；F对物体做的功W就等于F1s，而F1=Fcosα，所以
W=Fscosα
这就是说，力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小、力和位移 间夹角的余弦这三者的乘积。
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（通用类）
一个力对物体做负功，表示这个力阻碍物体的运动。因此，当力对物体 做负功时，常说物体克服这个力做功。例如，当摩擦力对物体做负功时，也 可以说物体克服摩擦力做功。
如果公式W=Fscosα中的F是几个力的合力，那么式中的α是合力方向与物 体位移方向间的夹角，W就是合力做的功。可以证明，合力做的功等于各个分 力做功的代数和。