高中物理課件第五章第1講功和功率概述

1、第五章機(jī)械能第五章機(jī)械能第第1 1講功功率講功功率考點(diǎn)考點(diǎn)1 1恒力功的計(jì)算：恒力功的計(jì)算：cosFSW -F-F與與S S的夾角，決定功的正負(fù)的夾角，決定功的正負(fù)功是標(biāo)量，但有正負(fù)功是標(biāo)量，但有正負(fù)功的正負(fù)不表大小，只表示能量轉(zhuǎn)化的方向功的正負(fù)不表大小，只表示能量轉(zhuǎn)化的方向注意：（注意：（1 1）F-F-恒力恒力（2 2）S-S-作用點(diǎn)作用點(diǎn)的的對(duì)地對(duì)地位移位移（3 3）Scos-Scos-力的方向上的位移力的方向上的位移 例題：例題：例例1.1.斜面水平和物體一起向左勻速移動(dòng)距離斜面水平和物體一起向左勻速移動(dòng)距離s s. .(1)(1)摩擦力的功為摩擦力的功為 (2) (2) 彈力做的功為

2、彈力做的功為(3)(3)重力對(duì)物體做的功為重力對(duì)物體做的功為(4)(4)斜面對(duì)物體做的功斜面對(duì)物體做的功各力對(duì)物體所做的總功各力對(duì)物體所做的總功mgmgNNf fwwf f =mg mg sinsinWWN N = mg= mgcoscos. . WWG G=mg=mgh=0h=0W = WW = Wf f + W+ WN N = 0= 0WW總總= W= Wf f + W+ WN N + W+ WG G = 0= 0WW總總=E EK K =0=0S Swwf f =mg mg sinsin . . S S . . coscos（- - ）=mg mg sinsin S S coscos W

3、WN N = mg= mgcoscos. S . . S . cos(/2-cos(/2-)= mg= mgcoscos. S . . S . sinsin重力做功與重力做功與路徑無關(guān)路徑無關(guān)例例2、 如圖，木塊如圖，木塊A放在上表面粗糙的木塊放在上表面粗糙的木塊B的左上端，用恒力的左上端，用恒力F將將A拉至拉至B的右端，第一次將的右端，第一次將B固定在地面上，固定在地面上，F(xiàn)做的功為做的功為W1,，由于，由于摩擦產(chǎn)生的熱量為摩擦產(chǎn)生的熱量為Q1；第二次讓；第二次讓B可以在光滑地面上自由滑動(dòng)，可以在光滑地面上自由滑動(dòng)，F(xiàn)做的功為做的功為W2，熱量為，熱量為Q2；比較兩次做功，可能是（；比較兩次

4、做功，可能是（ ）（A）W1W2， Q1 = Q2 （B）W1=W2 ， Q1 = Q2 （C）W1W2， Q1 Q2 （D）無法比較）無法比較A提示：提示：求某個(gè)力的功要用對(duì)地位移求某個(gè)力的功要用對(duì)地位移 求摩擦產(chǎn)生的熱量用對(duì)地位移求摩擦產(chǎn)生的熱量用對(duì)地位移FLW 1)(2BSLFWgLMAfBfAWWQAAgSMBAgSMgLMQQA21AB 練練2 2、如圖，傳送帶與水平面之間的夾角為如圖，傳送帶與水平面之間的夾角為3030，其上，其上A A、B B兩點(diǎn)兩點(diǎn)間的距離為間的距離為5.0m5.0m，傳送帶在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下以，傳送帶在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下以v v1m/s1m/s的速度勻的速度勻速運(yùn)轉(zhuǎn)

5、，現(xiàn)將一質(zhì)量為速運(yùn)轉(zhuǎn)，現(xiàn)將一質(zhì)量為mm10kg10kg的小物體的小物體( (可視為質(zhì)點(diǎn)可視為質(zhì)點(diǎn)) )輕放在傳輕放在傳送帶上送帶上A A點(diǎn)，已知小物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)點(diǎn)，已知小物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù) ，則，則在傳送帶將小物塊從在傳送帶將小物塊從A A傳送到傳送到B B的過程中，求：的過程中，求：(1)(1)摩擦力對(duì)小物塊做的功摩擦力對(duì)小物塊做的功 (2) (2)由于摩擦產(chǎn)生的熱量（由于摩擦產(chǎn)生的熱量（3 3）電動(dòng)機(jī)）電動(dòng)機(jī)消耗的電能消耗的電能? ?（g g10m/s10m/s2 2) ) （1 1作用力與反作用的功沒有固定關(guān)系作用力與反作用的功沒有固定關(guān)系（2 2）一對(duì)靜摩擦力總功為

6、）一對(duì)靜摩擦力總功為0 0（3 3）一對(duì)滑動(dòng)摩擦力的總功總為負(fù)，大小等于產(chǎn)生的熱量。）一對(duì)滑動(dòng)摩擦力的總功總為負(fù)，大小等于產(chǎn)生的熱量。(4)(4)能量守恒是對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)而言的。能量守恒是對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)而言的。23練練2 2(1)255J(1)255J；（；（2 2）15J (3)270J15J (3)270J例例3 3、如圖，物體如圖，物體A A的質(zhì)量為的質(zhì)量為2kg2kg，置于光滑的水平面上，水平拉力，置于光滑的水平面上，水平拉力2N2N，不計(jì)繩子與滑輪的摩擦和滑輪的質(zhì)量，物體，不計(jì)繩子與滑輪的摩擦和滑輪的質(zhì)量，物體A A獲得的加速度獲得的加速度a=_m/sa=_m/s2 2，在物體，在物體A

7、 A移動(dòng)移動(dòng)0.4m0.4m的過程中，拉力的過程中，拉力F F做功做功_J._J.提示：提示：（1 1）W=FSCOSW=FSCOS 中：中：S-S-作用點(diǎn)的對(duì)地位移作用點(diǎn)的對(duì)地位移2 21.61.6SFW2JSFW6 . 12（2 2）功能關(guān)系求功）功能關(guān)系求功221mvW aSm221J6 . 1例例4 4如圖所示，水平路面上有一輛質(zhì)量為如圖所示，水平路面上有一輛質(zhì)量為MM的汽車，車廂中的汽車，車廂中有一個(gè)質(zhì)量為有一個(gè)質(zhì)量為mm的人正用恒力的人正用恒力F F向前推車廂，在車以加速度向前推車廂，在車以加速度a a向前加速行駛距離向前加速行駛距離L L的過程中，下列說法正確的是的過程中，下列說

8、法正確的是( () )A A人對(duì)車的推力人對(duì)車的推力F F做的功為做的功為FLFLB B人對(duì)車做的功為人對(duì)車做的功為maLmaLC C車對(duì)人的作用力大小為車對(duì)人的作用力大小為mamaD D車對(duì)人的摩擦力做的車對(duì)人的摩擦力做的功為功為( (F Fmama) )L LF Ff f靜靜mgN人推車的力做功人推車的力做功: :人對(duì)車做功：人對(duì)車做功：車對(duì)人的作用力大?。很噷?duì)人的作用力大小：車對(duì)人的摩擦力做功車對(duì)人的摩擦力做功: :WWF F=-FL=-FLW=WW=WF F+ +WWf f+ +WWNN= FL= FL- -fL fLmgmamaT=-maL=-maL22mamg）（）（TW=(FW=

9、(Fma)ma)W=(FW=(Fma)Lma)L=(F-f)L=(F-f)L例例5.5.物體從置于光滑水平面的光滑斜面體上下滑到底端，支物體從置于光滑水平面的光滑斜面體上下滑到底端，支持力對(duì)物體做持力對(duì)物體做 功。功。法一：法一：F F與與S S夾角大于夾角大于90900 0法二：法二：系統(tǒng)機(jī)械能守恒系統(tǒng)機(jī)械能守恒斜面體的機(jī)械能增大斜面體的機(jī)械能增大滑塊的機(jī)械能減少滑塊的機(jī)械能減少NN做負(fù)功做負(fù)功考點(diǎn)考點(diǎn)2.2.變力功的計(jì)算變力功的計(jì)算（1 1）恒力的功：）恒力的功：WWFs Fs coscos（2 2）變力的功：）變力的功：用動(dòng)能定理：用動(dòng)能定理：WWE Ek k 計(jì)算計(jì)算當(dāng)變力的功率一定時(shí)

10、：當(dāng)變力的功率一定時(shí)：WWPtPt特殊的變力：特殊的變力：繩的拉力、接觸面的彈力繩的拉力、接觸面的彈力(F(F與與v v垂直垂直) ) ：空氣阻力、摩擦力空氣阻力、摩擦力(F(F大小不變，與大小不變，與v v相反相反) ) ：彈簧彈力彈簧彈力(F(F與與X X線性關(guān)系線性關(guān)系) )：0w（3 3）總功的計(jì)算：）總功的計(jì)算：先求合外力，再求合外力的功；先求合外力，再求合外力的功； 先求每個(gè)力做的功，再求各力做功的代數(shù)和先求每個(gè)力做的功，再求各力做功的代數(shù)和WWE Ek k lfw)(21221XXFFw利用利用FSFS圖線的面積圖線的面積D D提示：提示：W=FSCOSW=FSCOS 只適用計(jì)算

11、恒力的功只適用計(jì)算恒力的功F F為變力，應(yīng)用動(dòng)能定理求解為變力，應(yīng)用動(dòng)能定理求解例例2.用恒力用恒力F將將水平面上的物體向右拉動(dòng)，物體從實(shí)現(xiàn)位置移將將水平面上的物體向右拉動(dòng)，物體從實(shí)現(xiàn)位置移動(dòng)到虛線位置，已知?jiǎng)拥教摼€位置，已知F，h， ，求繩子拉力對(duì)物體做的功。，求繩子拉力對(duì)物體做的功。F FT T為變力為變力F FT T對(duì)物體做的功對(duì)物體做的功= = F F對(duì)繩的端點(diǎn)做的功對(duì)繩的端點(diǎn)做的功WWT TWWF FF Fl lFhFh(1/sin (1/sin 1/sin 1/sin ) )例例3 3、光滑水平面上，繩子一端系一小球繞另一端做半徑為光滑水平面上，繩子一端系一小球繞另一端做半徑為R

12、R的的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，小球質(zhì)量為勻速圓周運(yùn)動(dòng)，小球質(zhì)量為mm，用力大小為，用力大小為F F，現(xiàn)將力的大小變，現(xiàn)將力的大小變?yōu)闉?F2F，則小球做半徑為，則小球做半徑為2R/32R/3的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則（的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則（ ）（A A）繩子的拉力對(duì)球不做功）繩子的拉力對(duì)球不做功 （B B）重力和支持力不做功）重力和支持力不做功 （C C）繩子的拉力對(duì)球做功）繩子的拉力對(duì)球做功RFRF3 3 （D D）繩子的拉力對(duì)球做功）繩子的拉力對(duì)球做功RFRF2 2BCRvmF21RvmF3222221222121mvmvW3RF時(shí)間時(shí)間 快慢快慢 平均功率平均功率 平均功率平均功率 瞬時(shí)功率瞬時(shí)功率 正常工

13、作正常工作 最大最大 實(shí)際工作實(shí)際工作 額定功率額定功率 w w 例例1 1：以以10m/s10m/s的速度平拋一個(gè)質(zhì)量為的速度平拋一個(gè)質(zhì)量為1Kg1Kg的物體，求：的物體，求：（1 1）1S1S內(nèi)重力的功率（內(nèi)重力的功率（2 2）1S1S末重力的功率末重力的功率tWP ）（ 1tgtmg221)(50212wtmgv v0 0v vy yv vmgmgo o cos2mgvP）（ymgv)(100 wmggt 考點(diǎn)考點(diǎn)4 4、機(jī)動(dòng)車兩種啟動(dòng)問題分析、機(jī)動(dòng)車兩種啟動(dòng)問題分析兩個(gè)前提：兩個(gè)前提：三個(gè)公式：三個(gè)公式：兩種方式：兩種方式：兩種圖像：兩種圖像：阻力不變、阻力不變、 汽車功率汽車功率-牽

14、引力功率牽引力功率FvP mafFPtFSW以恒定功率啟動(dòng)以恒定功率啟動(dòng) 以恒定加速度啟動(dòng)以恒定加速度啟動(dòng) 以恒定功率啟動(dòng)以恒定功率啟動(dòng) 以恒定加速度啟動(dòng)以恒定加速度啟動(dòng) P P不變不變F F1 1ff，V V1 1F F1 1 a a1 1P P2 2不變不變F F2 2=f=f，V V2 2不變，不變，a=0a=0，V V最大最大V Vmm=P/f=P/fa a1 1不變，不變，F(xiàn) F1 1不變不變VV，P P1 1 直到直到P=PP=Pe e，v=vv=v1 1V V1 1=P=Pe e/F/F1 1P P2 2=P=Pe e不變不變F F2 2ff，VV，F(xiàn) F2 2aa2 2P P3

15、 3=P=Pe e不變不變F F3 3=f=f，V V3 3不變，不變，a=0a=0，V V最大最大V Vmm=P/f=P/ft t0 0P=FP=F1 1v v=Fa=Fa1 1t t直線直線例例1 1額定功率為額定功率為80kw80kw的汽車在水平平直公路上行駛時(shí)最大速率的汽車在水平平直公路上行駛時(shí)最大速率可達(dá)可達(dá)20m/s20m/s，汽車質(zhì)量為，汽車質(zhì)量為2t2t，如果汽車從靜止開始做勻加速直線，如果汽車從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)運(yùn)動(dòng)過程中阻力不變，加速度大小為運(yùn)動(dòng)，設(shè)運(yùn)動(dòng)過程中阻力不變，加速度大小為2m/s22m/s2，求：，求：汽車所受阻力多大汽車所受阻力多大3s3s末汽車的即時(shí)

16、功率多大？末汽車的即時(shí)功率多大？汽車做勻加速運(yùn)動(dòng)的過程可以維持多長(zhǎng)時(shí)間？汽車做勻加速運(yùn)動(dòng)的過程可以維持多長(zhǎng)時(shí)間？從靜止開始經(jīng)過從靜止開始經(jīng)過6 6秒鐘，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)做了多少功？秒鐘，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)做了多少功？速度為速度為8m/s8m/s時(shí)，汽車的功率為多少？速度為時(shí)，汽車的功率為多少？速度為16m/s16m/s時(shí)，汽車的時(shí)，汽車的加速度為多少？加速度為多少？2543s /5m. 0) 6(645J108 . 2) 4(5 ) 3 (108 . 4) 2(104) 1 (KWsWN）（例例2質(zhì)量為質(zhì)量為5t的汽車，在平直公路上以的汽車，在平直公路上以60kw恒定功率恒定功率從靜止開始啟動(dòng)，速度達(dá)到從靜

17、止開始啟動(dòng)，速度達(dá)到24m/s的最大速度后，立即的最大速度后，立即關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，汽車從啟動(dòng)到最后停下通過的總位移為關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，汽車從啟動(dòng)到最后停下通過的總位移為1200m，運(yùn)動(dòng)過程中汽車所受的阻力不變，求汽車運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中汽車所受的阻力不變，求汽車運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。的時(shí)間。 (g取取10m/s2)98S98S圖圖9 9 BCF F1 1=8000N=8000N不變不變, , a a1 1不變，不變，V V1 1，P P1 1 直到直到P PB B=P=Pe e，P P2 2=P=Pe e不變不變F F2 2ff，V V2 2F F2 2aa2 2直到直到C C點(diǎn)，點(diǎn)，F(xiàn) FC C=f=2000N=f

18、=2000N而后而后a=0a=0勻速直線勻速直線P P2 2=P=Pe e不變不變F F2 2ff，V V2 2F F2 2aa2 2直到直到C C點(diǎn)，點(diǎn)，F(xiàn) FC C=f=2000N=f=2000N而后而后a=0a=0勻速直線勻速直線CePP ) 1 (CCVF)(1084020004WBBBeVFPP)2(smFPVBeB/10/F F1 1=8000N=8000N不變不變, , a a1 1不變，不變，V V1 1，P P1 1 直到直到P PB B=P=Pe e，101P Pe e=80000=80000F F1 1=8000,f=2000=8000,f=2000，V VB B=10, V=10, VC C=40=40211/2smmfFasaVtBAB51stBC30BCBC過程，對(duì)汽車由動(dòng)能定理可得：過程，對(duì)汽車由動(dòng)能定理可得：P Pe e t tBCBCf Sf S2 2 1/21/2m vm vC C2 21/21/2m vm vB B2 2代入數(shù)據(jù)可得：代入數(shù)據(jù)可得：S S2 275 m.75 m.101(3)(3)求當(dāng)速度為求當(dāng)速度為20m/s20m/s時(shí)，汽車的加速度是多少？時(shí)，汽車的加速度是多少？解：因解：因20m/s10m/s20m/s10m/s，故汽車的功率為故汽車的功率為P Pe e=80000w=80000w，所以：所以：33VPFeN