物理沪科必修2精品课件：第3章3.2.ppt

3．．2　研究功与功率　研究功与功率 核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练课前自主学案课前自主学案知能优化训练知能优化训练3.2课标定位课标定位课标课标定位定位定位定位4．了解额定功率和实际功率．．了解额定功率和实际功率．重点难点：重点：功的概念，做功的两个要素和重点难点：重点：功的概念，做功的两个要素和恒力做功的公式，功的物理意义；外力做功的判恒力做功的公式，功的物理意义；外力做功的判断和计算；掌握并灵活应用功率的公式，计算平断和计算；掌握并灵活应用功率的公式，计算平均功率和瞬时功率．均功率和瞬时功率．难点：平均功率、瞬时功率的区别和求解．难点：平均功率、瞬时功率的区别和求解．课前自主学案课前自主学案Fscosα一、怎一、怎样计样计算力跟位移成算力跟位移成夹夹角角α时时的功的功1．．当当恒恒力力F的的方方向向与与位位移移s的的方方向向成成某某一一角角度度α时时，，力力F对对物物体体所所做做的的功功W＝＝________，，即即力力对对物物体体所所做做的的功功，，等等于于力力F的的大大小小、、位位移移大大小小、、力力与与位位移移方方向向间间夹夹角的余弦角的余弦这这三者的乘三者的乘积积．．2．．功的功的单单位：在国位：在国际单际单位制中，功的位制中，功的单单位是位是______，，简简称称_____，符号，符号为为_______.3．．功功是是标标量量，，只只有有________，，没没有有________，，其其运运算法算法则则遵循遵循_____________．．焦耳焦耳焦焦J大小大小方向方向代数运算代数运算正功正功增加增加不做功不做功不不变变负负功功克服克服减少减少变变化的量度化的量度思考感悟思考感悟《《西西游游记记》》中中沙沙和和尚尚挑挑担担千千里里，，辛辛辛辛苦苦苦苦；；猪猪八八戒戒只只是是扶扶师师父父上上马马，，轻轻轻轻松松松松．．然然而而沙沙和和尚尚做做的的功却没有猪八戒做的功多功却没有猪八戒做的功多．．对吗对吗？？图图3－－2－－1提提示示：：对对！！沙沙和和尚尚挑挑担担千千里里，，可可是是在在力力的的方方向向上上无无位位移移，，没没有有做做功功；；而而猪猪八八戒戒扶扶师师父父上上马马，，在在力力的的方方向向上上有有位位移移，，做做了了功功．．物物理理学学中中的的“功功”是是有有严严格格定定义义的的，，与与日日常常生生活活中中的的“做做工工”含含义义有有本本质质的的区区别别，，沙沙和和尚尚挑挑担担，，是是在在辛辛辛辛苦苦苦苦地地“做做工工”，，却却不不是是物物理理意意义义上上的的“做做功功”．．不不必必为为沙沙和尚鸣不平和尚鸣不平．．瓦特瓦特瓦瓦W大小大小方向方向代数运算代数运算快慢快慢2．．研究力、速度跟功率之间的关系研究力、速度跟功率之间的关系(1)一个力对物体做功的功率，等于这个一个力对物体做功的功率，等于这个____与物体与物体在力的方向上的速度的乘积，即在力的方向上的速度的乘积，即_________.(2)对对P＝＝Fv来说，式中来说，式中v若取瞬时速度，则按上式计若取瞬时速度，则按上式计算出的算出的P即为即为__________；若；若v取平均速度，则计算取平均速度，则计算出的出的P即为即为____________．．力力P＝＝Fv瞬瞬时时功率功率平均功率平均功率核心要点突破核心要点突破一、功的计算一、功的计算1．对功的公式．对功的公式W＝＝Fscosα的应用的应用(1)公式中的公式中的F是恒力，是恒力，s是物体在力的作用下的位是物体在力的作用下的位移，移， α是力的方向与位移方向间的夹角．是力的方向与位移方向间的夹角．(2)力对物体做功，只与力对物体做功，只与F、、s、、α三者有关，与物三者有关，与物体的运动状态无关．体的运动状态无关．(3)功是标量，而力和位移都是矢量，力和位移都可功是标量，而力和位移都是矢量，力和位移都可以按矢量法则进行分解，若将以按矢量法则进行分解，若将s沿力的方向和垂直沿力的方向和垂直力的方向分解，如图力的方向分解，如图3－－2－－2甲所示，这时功等于甲所示，这时功等于力与位移在力的方向上的分量力与位移在力的方向上的分量scosα的乘积，即的乘积，即W＝＝Fscosα.若将若将F沿位移方向和垂直位移方向分解，沿位移方向和垂直位移方向分解，如图如图3－－2－－2乙所示，这时功等于力在位移方向上乙所示，这时功等于力在位移方向上的分量的分量Fcosα与位移的乘积，即与位移的乘积，即W＝＝Fscosα，不，不管采用何种方法计算，其结果是相同的．管采用何种方法计算，其结果是相同的．2．总功的计算．总功的计算 物体在某一运动过程中，可能会有多个力同时对物体在某一运动过程中，可能会有多个力同时对物体做功，这时可能需要我们计算这几个力对物体物体做功，这时可能需要我们计算这几个力对物体做的总功．做的总功．(1)如果运动过程中物体受几个恒力的作用，且这如果运动过程中物体受几个恒力的作用，且这几个恒力作用在物体运动的同一阶段，则可先求出几个恒力作用在物体运动的同一阶段，则可先求出这几个恒力的合力，再求合力做的功，即这几个恒力的合力，再求合力做的功，即W总总＝＝F合合scosα.(2)如果运动过程中，物体所受的各恒力作用在物如果运动过程中，物体所受的各恒力作用在物体运动的不同阶段，则可先分别求得各恒力的功，体运动的不同阶段，则可先分别求得各恒力的功，再求各恒力所做功的代数和，即总功：再求各恒力所做功的代数和，即总功：W总总＝＝F1scosα1＋＋F2scosα2＋＋……3．变力的功．变力的功(1)求平均力法．这种方法不是任何变力都可以采用的，求平均力法．这种方法不是任何变力都可以采用的，只局限于两种情况：一是题目中明确指出是平均力的只局限于两种情况：一是题目中明确指出是平均力的．例如：一小球从高处落下，跌入泥土中的深度为．例如：一小球从高处落下，跌入泥土中的深度为s，泥土的平均阻力为，泥土的平均阻力为f，求泥土对小球所做的功．二是，求泥土对小球所做的功．二是力虽然是变力，但此变力的大小与位移成正比力虽然是变力，但此变力的大小与位移成正比(例如弹例如弹簧的弹力簧的弹力)，则可以用算术平均值的方法，用平均力代，则可以用算术平均值的方法，用平均力代入功的计算式进行计算．入功的计算式进行计算．答案：答案：0　－　－2μmghcotα2．公式．公式P＝＝Fv是功率的一种计算方法，是功率的一种计算方法，v可以是平可以是平均速度，也可以是瞬时速度，因此均速度，也可以是瞬时速度，因此P＝＝Fv既可以计既可以计算平均功率，也可以计算瞬时功率．算平均功率，也可以计算瞬时功率．3．对速度．对速度v的理解要注意以下几点：的理解要注意以下几点：①①物体的速度物体的速度可能是恒定的，也可能是变化的；可能是恒定的，也可能是变化的；②②物体的速度大物体的速度大小、方向都发生变化时，仍可以求力的功率．如在小、方向都发生变化时，仍可以求力的功率．如在平抛运动中，尽管物体的速度大小、方向都不断发平抛运动中，尽管物体的速度大小、方向都不断发生变化，但重力的大小及方向都不变，而物体的竖生变化，但重力的大小及方向都不变，而物体的竖直分速度直分速度vy＝＝gt，因此，平抛物体经时间，因此，平抛物体经时间t时，重时，重力的功率力的功率P＝＝mg·vy＝＝mg·gt＝＝mg2t.解解析析：：选选D.由由P＝＝W/t求求得得的的功功率率是是平平均均功功率率，，由由P＝＝Fv可可以以求求平平均均功功率率和和瞬瞬时时功功率率，，故故A、、B均均错错；；当当F一一定定时时，，P与与v成成正正比比，，故故C错错；；当当P一一定定时时，，F与与v成反比，故成反比，故D正确正确．．课堂互动讲练课堂互动讲练对功的理解及计算对功的理解及计算类类型一型一例例例例1 1 如如图图3－－2－－7所所示示，，质质量量为为m的的物物体体静静止止于于倾倾角角为为α的的斜斜面面体体上上，，当当斜斜面面受受力力后后，，物物体体随随斜斜面面一一起起沿沿水水平平面面匀匀速速移移动动距距离离s，，在在这这个个过过程程中中物物体体所所受受各各力力对对物物体体做做的的功功分分别别是是多多少少？？物物体体所所受受斜面的力做功是多少？合外力做的功是多少？斜面的力做功是多少？合外力做的功是多少？图图3－－2－－7【【答案答案】】　见自主解答　见自主解答【【方方法法总总结结】】　　(1)求求功功时时对对物物体体进进行行正正确确的的受受力力分分析析仍仍是是基基础础性性的的环环节节．．(2)要要区区分分各各分分力力做做的的功功与与合合力力做做的的功功．．(3)求求总总功功时时由由两两种种方方法法计计算算出出的的总总功功是是相相等等的的．．一一般般来来说说，，由由各各分分力力功功的的代代数数和和求总功较简单些，因为代数和就是简单相加求总功较简单些，因为代数和就是简单相加．．功率的计算功率的计算类类型二型二例例例例2 2 如如图图3－－2－－8所所示示，，质质量量为为m＝＝2 kg的的木木块块在在倾倾角角θ＝＝37°的的斜斜面面上上由由静静止止开开始始下下滑滑，，木木块块与与斜斜面面间间的的动动摩摩擦擦因因数数为为0.5，，已已知知：：sin 37°＝＝0.6，，cos37°＝＝0.8，，g取取10 m/s2.求：求：(1)前前2 s内重力做的功；内重力做的功；(2)前前2 s内重力的平均功率；内重力的平均功率；(3)2 s末重力的瞬末重力的瞬时时功率功率．．图图3－－2－－8【【答案答案】】　　(1)48 J　　(2)24 W　　(3)48 W 在水平路面上运动的汽车的额定功率为在水平路面上运动的汽车的额定功率为100 kW，质量为，质量为10 t，设阻力恒定，且为车重的，设阻力恒定，且为车重的0.1倍，倍，求：求：(1)汽车在运动过程中所能达到的最大速度；汽车在运动过程中所能达到的最大速度；(2)若汽车以若汽车以0.5 m/s2的加速度从静止开始做匀加速的加速度从静止开始做匀加速直线运动，这一过程能维持多长时间？直线运动，这一过程能维持多长时间？(3)若汽车以额定功率不变从静止启动后，当汽车的若汽车以额定功率不变从静止启动后，当汽车的加速度为加速度为2 m/s2时，速度是多大？时，速度是多大？对机车启动问题的分析对机车启动问题的分析类类型三型三例例例例3 3【【答案答案】】　　(1)10 m/s　　(2)13.4 s　　(3)3.3 m/s【【方方法法总总结结】】　　此此类类问问题题关关键键是是综综合合运运用用牛牛顿顿第第二二定定律律、、运运动动学学公公式式以以及及P＝＝Fv来来分分析析汽汽车车启启动动这这一一动动态态过过程程，，明明确确运运动动情情况况，，抓抓住住不不变变量量，，特特别别注注意意F是是牵牵引引力力(动动力力)，，P是是牵牵引引力力的的功功率率，，即即汽车发动机的输出功率，而不是合力的功率汽车发动机的输出功率，而不是合力的功率．．同学们来学校和回家的路上要注意安全同学们来学校和回家的路上要注意安全。