【人教版】高中物理必修二8.1《功与功率》PPT课件

【解析】选C。人受重力、垂直斜面向上的支持力、摩 擦力三个力的作用,无论车做加速、匀速、减速运动, 支持力与速度方向的夹角均小于90°,即支持力均做正 功,故A、B错误;当车匀速运动时,人受到的合外力等于 0,即人受的支持力与摩擦力的合力与人的重力等大反 向,则当车向左做减速运动时,支持力与摩擦力的合力 向右上方,才可使人的合力水平向右,则可知摩擦力在
功,C错误;轮胎受到地面的支持力竖直向上,而轮胎的 位移水平向右,则轮胎在竖直方向上没有发生位移,支 持力不做功,D错误。
2.(多选)如图所示,光滑斜面放在水平面上,斜面上用 固定的竖直挡板挡住一个光滑的重球。在整个装置沿 水平面向左匀速运动的过程中,下列说法正确的是 ( ) A.重力不做功 B.斜面对球的弹力不做功 C.斜面对球的弹力做正功
【解析】选A。由题知,轮胎受到地面的摩擦力方向水 平向左,而位移水平向右,两者夹角为180°,则轮胎受 到地面的摩擦力做了负功,A正确;轮胎受到的重力竖直 向下,而轮胎的位移水平向右,则轮胎在竖直方向上没 有发生位移,重力不做功,B错误;设拉力与水平方向的 夹角为α ,由于α 是锐角,所以轮胎受到的拉力做正
相反,摩擦力做负功,C正确;当车加速行驶时,人受到水 平面的摩擦力水平向左,与速度方向相同,摩擦力做正 功,D正确。
2.(多选)【典例示范】中的人下车后进入电梯上楼,已 知从1楼到20楼的过程中经历了先加速、后匀速、再减 速的运动过程,则电梯对人的支持力的做功情况是 () A.加速时做正功,匀速时不做功,减速时做负功 B.加速时做正功,匀速和减速时做负功 C.加速和匀速时做正功,减速时做负功
【解析】选D。在加速、匀速、减速的过程中,支持力 与人的位移方向始终相同,所以支持力始终对人做正功 ,故D正确。
【补偿训练】 1.如图所示,拖着旧橡胶轮胎跑是身体耐力训练的一种 有效方法。如果某受训者拖着轮胎在水平直道上跑了 100 m,那么下列说法正确的是 ( )
A.轮胎受到地面的摩擦力对轮胎做了负功 B.轮胎受到的重力对轮胎做了正功 C.轮胎受到的拉力对轮胎不做功 D.轮胎受到的地面的支持力对轮胎做了正功
【解析】选B。在人对皮带摩擦力作用下,皮带发生了 位移,则人对皮带做功,故A错误;人脚对皮带摩擦力方 向与皮带运动方向相同,是皮带运动的动力,故B正确; 人对皮带做功的功率P=Ffv,故C、D错误。
【解析】选A、C、D。根据功的公式可知,重力与运动 方向相互垂直,故重力不做功,故A正确;斜面对球的弹 力与运动方向夹角为锐角,故斜面对球的弹力FN做正功 ,故B错误,C正确;挡板对球的弹力向右,与运动方向相 反,挡板对球的弹力做负功,故D正确。
二 功率含义和计算 1.公式P= W 和P=Fv的比较:
【思考·讨论】 下面三种情境中,人是否对物体做功?
(物理观念)
(1)举重运动员举着杠铃不动。 (2)一人在水平地面上匀速搬运一盆花。 (3)小孩拉箱子沿水平地面向右运动一段位移。
提示:(1)杠铃没有发生位移,举杠铃的力对杠铃不做功 。 (2)搬花盆的力与花盆的位移垂直,人对花盆不做功。 (3)箱子在拉力的方向上发生了一段位移,拉力对箱子 做了功。
A.60 W
B.120 W
C.180 W
D.540 W
【解析】选A。挥动“石杵”一次所做的功:W=mgh=
20×10×0.9 J=180 J;1 min内做的总功:W总=nW=20 ×180 J=3 600 J,则人挥动“石杵”做功的平均功率:
故A正确,B、C、D错误。
P W总 3 600 W 60 W，
【解析】选A、C、D。当车匀速行驶时,人受重力、垂 直水平面向上的支持力两个力的作用,无论车做加速、 匀速、减速运动,支持力与速度方向的夹角均等于90°, 即支持力均不做功,A正确,B错误;当车减速行驶时,人 受重力、垂直水平面向上的支持力和水平向右的摩擦 力三个力的作用,即人受的摩擦力的方向与速度方向
【思考·讨论】 情境:小田同学在一个斜坡底端骑自行车由静止开始加 速向上运动,假定他的运动是匀加速运动,经过一段时 间骑到坡顶。
讨论: (1)如何计算小田在爬坡过程中的功率?该功率是平均 功率还是瞬时功率? (物理观念) (2)如何计算小田爬到坡顶时的功率?该功率是平均功 率还是瞬时功率? (物理观念)
【典例示范】 水平路面上有一辆汽车向左运动,车厢内有一个固定
斜面,一个人坐在斜面上,车与人始终相对静止。下列 说法正确的是 ( )
A.汽车匀速行驶时,斜面对人的支持力不做功 B.汽车减速行驶时,斜面对人的支持力做负功 C.汽车减速行驶时,斜面对人的摩擦力一定做负功 D.汽车加速行驶时,斜面对人的摩擦力一定做正功

4F0 m
，在0～2t0时间内,物体的位移大小为:x1=
1 2
a1t12

8F0
t
2 0
,
m
故A错误;在t0时物体的速16度F02:t0v,1=a1t0=
4F0 t m
0
，拉
力的功率:P1=5F0·v1cos37°= m 故B错误;在2t0～
9F0
3t0时间内,物体的加速度:a2= m
在2t0末物体的速度:v2=a1·2t0= 8F0t0 在2t0～3t0时间内,物体的位移: m
t
2.功率的计算:
(1)平均功率的计算:
①利用P= 。
②利用P=FW cos
t
α
,其中
为物体运动的平均速度。
v
v
(2)瞬时功率的计算: ①利用公式P=Fvcos α ,其中v为瞬时速度。 ②利用公式P=FvF,其中vF为物体的速度在力F方向上的 分速度。 ③利用公式P=Fvv,其中Fv为物体受的外力在速度v方向 上的分力。
x所2=以v2在t02+t120～a 2 t302 t0时252F间m0 t 02内,拉力做的功:W2=9F0·x2= 故C错误;在0～3t0时间内拉力F对物体做的功
225F02
t
2 0
，
2m
:W=5F0cos37°·x1+W2=
289F02
t
2 0
;
2m
所以在0～3t0时间内,拉力的平均功率为: 故D正确。
瞬时功率 (2)若v是瞬时速度,则P表示该时刻的_________。
3.应用:从P=Fv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与速度成_反__比__,要增大牵 引力,就要减小速度。
4.平均功率与瞬时功率: (1)平均功率。 ①大小:某一段时间t内功率的平均值。 ②意义:表示_一__段__时__间__内做功的平均快慢程度,对应的 是一段时间(或过程)。
三、功率与速度 【思考】汽车上坡时,司机为什么要换低挡来减小速度 ? 提示:根据公式P=Fv可知,汽车上坡时,功率不变, 为获 得较大的牵引力,需换低挡来减小速度。
1.关系:当一个力与运动方向在同一直线上时,这个力 对物体做功的功率等于这个力与_速__度__的乘积。
2.关系式:P=Fv。
(1)若v是物体的平均速度,则P=Fv为对应时间t内的 _平__均__功__率__。
水平方向的分力一定大于支持力在水平方向的分力,故 摩擦力与速度的夹角一定大于90°,即摩擦力做负功, 故C正确;同理,当车向左做加速运动时,支持力与摩擦 力的合力向左上方,才可使人的合力水平向左,则可知 摩擦力有三种情况,第1种情况摩擦力沿斜面向上在水 平方向的分力一定小于支持力在水平方向的分力,摩擦 力做负功,第2种情况摩擦力为零,摩擦力不做功,第3种
【规律方法】判断力做正、负功的方法 (1)根据力F和物体位移l方向的夹角α 判断——常用于 恒力做功的情形。 (2)根据力与物体瞬时速度方向的夹角θ 判断——常用 于曲线运动的情形。
如图所示:
①若夹角θ 是锐角,力做正功。 ②若夹角θ 是钝角,力做负功。 ③若夹角θ 是直角,力不做功。
Hale Waihona Puke Baidu
【母题追问】 1.(多选)在【典例示范】情境中,若车厢内的斜面改为水 平面,人坐在水平面上,车与人始终相对静止。则下列说法 正确的是 ( ) A.汽车匀速行驶时,水平面对人的支持力不做功 B.汽车减速行驶时,水平面对人的支持力做负功 C.汽车减速行驶时,水平面对人的摩擦力一定做负功 D.汽车加速行驶时,水平面对人的摩擦力一定做正功
2.定义式:P= W 。
t
3.单位:_瓦__特__(瓦),符号是_W_。
4.功率是_标__量。 5.物理意义:是表示做功_快__慢__的物理量。
6.额定功率与实际功率: (1)额定功率:发动机正常工作时输出的_最__大__功率。
实际功率:发动机实际工作时输出的功率。 (2)为了保证机械的安全,工作时尽量使_P_实_≤__P_额_。
提示:(1)利用公式P= W , 该功率是平均功率。 (2)利用公式P=Fv,该功t率是瞬时功率。
【典例示范】 如图甲所示,光滑水平地面上放着一质 量为m的物体,在0～2t0时间内,物体受到与水平方向成 θ =37°角斜向右上方的拉力作用,由静止开始沿地面 运动;在2t0～3t0的时间内物体受到水平拉力作用,拉 力F的大小与时间的关系如图乙所示。已知sin37° =0.6,cos37°=0.8,下列说法正确的是 ( )
2.正功和负功:用线将相应知识连接起来。
二、功率 【思考】 起重机甲在60 s内把1吨的货物匀速提高了 5 m,另一台起重机乙在30 s内把1吨的货物匀速提高 了5 m。哪一台起重机做功快?如何比较它们做功的快 慢?
提示:起重机乙做功快,做的功相同,用时少的做功快。
1.定义:功W与完成这些功所用时间t的_比__值__叫作功率。
A.在0～2t0时间内,物体的位移大小为
10F0
t
2 0
BC..在 在t20t时0～,拉 3t力0时的间功内率,拉为力25所mF02做t0 的功为
m
289F02
t
2 0
D.在0～3t0时间内,拉力的平均功率为
2m 289F02
t
0
6m
【解析】选D。开始时物体的加速度:
a1

F1cos m

5F0 0.8 m
2.每年春节前温州农村都有捣年糕的习俗,借此来寓意 “年年发财、步步高升”。捣年糕时,一人将“石杵” 一起一落挥动,另一人在“石杵”挥动的间隙迅速翻动 米粉团,直到米粉团柔软而有弹性。已知“石杵”质量 为20 kg,每分钟上下挥动20下,每次重心上升的高度约 为90 cm,则人挥动“石杵”做功的功率约为 ( )
t
60
【补偿训练】 1.如图所示是健身用的“跑步机”示意 图,质量为m的运动员踩在与水平面成α 角的静止皮带上,运动员用力后蹬皮带, 皮带运动过程中受到的摩擦力恒定为Ff,使皮带以速度 v匀速运动,则在运动过程中下列说法正确的是 ( )
A.人对皮带不做功 B.人脚对皮带的摩擦力是皮带运动的动力 C.人对皮带做功的功率为Ffv cosα D.人对皮带做功的功率为mgv
(2)瞬时功率。 ①大小:某一时刻功率的瞬时值,能精确地描述做功的 快慢。 ②意义:表示_某__一__瞬__时__做功的快慢程度,对应的是某一 时刻(或某一位置)。
一 功的含义和正负判断 1.做功的两个条件:做功的力和物体在力的方向上发生 的位移,两个条件缺一不可。 2.决定功大小的因素:由功的公式W=Flcosα 可得,功的 大小决定于做功的力的大小及受力物体在力的方向上 发生的位移大小,与物体的质量大小、物体所处环境、 物体的运动状态等因素无关,即力做功具有独立性。
P

W 3t 0

289F02t0 ，
6m
【素养训练】
1.设一个学生在平直公路上以一般速度骑自行车,所受
阻力约为车、人总重的0.03倍,则学生的功率最接近于
()
A.1 000 W
B.1 W
C.100 W
D.10 W
【解析】选C。一个学生与车的质量约为50 kg,重力就 是500 N,则受到的阻力的大小为15 N,骑自行车的速度 一般约为15～20 km/h,即约为5～6 m/s,取大小为 6 m/s,则匀速行驶时,学生的功率P=Fv=fv=15×6 W= 90 W,最接近的为C选项100 W。故A、B、D错误,C正确。
第八章 机械能守恒定律
功与功率
一、功
1.公式:W=Flcosα 。 (1)α 是_力__与__位__移__方向之间的夹角,l为物体_相__对__地__面__
的位移。 恒力
(2)该公式适用于_____做功。 标量
(3)功是_____(选填“标量”或“矢量”)。
(4)功是一个_过__程__(选填“过程”或“状态”)量。 (5)单位:_焦__耳__(_焦__)_。符号是J。