功和能复习ppt教学课件

功和能功和能 【知识要点知识要点】（一）功（一）功（二）功率（二）功率（三）动能（三）动能（四）动能定理（四）动能定理（五）势能（五）势能（六）机械能守恒定律（六）机械能守恒定律（七）功能关系（七）功能关系 (八八)物体系中的功和能的问题物体系中的功和能的问题功功和和能能功功能能功能功能关系关系功：功：W=FScos功率功率:动能：动能：势能：重力势能势能：重力势能机械能：机械能：动能定理：动能定理：机械能机械能守恒定律守恒定律功是能量转化的量度功是能量转化的量度W=E一一.功的概念功的概念1.定义：物体受到力的作用，并在力方向上发生 一段位移，就说力对物体做了功.2、做功的两个必要条件：、做功的两个必要条件：力和物体在力的方向上通过的位移。力和物体在力的方向上通过的位移。3、功的物理意义（功能关系）：、功的物理意义（功能关系）：功是能量的转化的量度。功是能量的转化的量度。物理学的几种思维方法：物理学的几种思维方法：力与运动的关系力与运动的关系能量的观点（力与空间的关系）能量的观点（力与空间的关系）动量的观点（力与时间的关系）动量的观点（力与时间的关系）二、功的计算：二、功的计算：1.功的基本公式：功的基本公式：W=Fscos0(v0+vm)/2D.克服阻力的功为克服阻力的功为提示提示:由动能定理由动能定理Ptfs=1/2m(vm2-v02)f=F=P/vm联列解之联列解之例例1111、质量是、质量是2000kg2000kg、额定功率为、额定功率为80kW80kW的汽车，的汽车，在平直公路上行驶中的最大速度为在平直公路上行驶中的最大速度为20m/s20m/s。若汽车。若汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度大小为从静止开始做匀加速直线运动，加速度大小为2m/s22m/s2，运动中的阻力不变。求：（，运动中的阻力不变。求：（1 1）汽车所受）汽车所受阻力的大小。（阻力的大小。（2 2）汽车做匀加速运动的时间。）汽车做匀加速运动的时间。（3 3）汽车匀加速时的末速度。（）汽车匀加速时的末速度。（4 4）3s3s末汽车的末汽车的瞬时功率。（瞬时功率。（5 5）汽车在匀加速运动中牵引力所做）汽车在匀加速运动中牵引力所做的功。的功。练一练练一练 质量为质量为m=4000kgm=4000kg的卡车，额定输出功率为的卡车，额定输出功率为P=60kW,P=60kW,当它从当它从静止出发沿坡路前进时每行驶静止出发沿坡路前进时每行驶100m100m，升高，升高5m5m，所受阻力大，所受阻力大小为车重的小为车重的0.10.1倍，取倍，取g=10m/s2g=10m/s2试求：试求：(1)(1)卡车能否保持牵引力为卡车能否保持牵引力为8000N8000N不变在坡路上行驶不变在坡路上行驶?(2)(2)卡车在坡路上行驶时能达到最大的速度为多大卡车在坡路上行驶时能达到最大的速度为多大?这时牵这时牵引力为多大引力为多大?(3)(3)如果卡车用如果卡车用4000N4000N的牵引力以的牵引力以12m/s12m/s的速度上坡，到达的速度上坡，到达坡顶时，速度为坡顶时，速度为4m/s4m/s，那么卡车在这一段路程中的最大功，那么卡车在这一段路程中的最大功率为多少率为多少?平均功率是多少平均功率是多少?练习练习.列车在恒定功率机车的牵引下，从车站列车在恒定功率机车的牵引下，从车站出发行驶出发行驶5分钟，速度达到分钟，速度达到20m/s，那么在这，那么在这段时间内，列车行驶的路程（段时间内，列车行驶的路程（）A.一定小于一定小于3kmB.一定等于一定等于3kmC.一定大于一定大于3kmD.不能确定不能确定解：画出运动的解：画出运动的v-t图象如图示，图象如图示，20m/s5mintv0若为匀变速运动，则图象如图示，若为匀变速运动，则图象如图示，位移为位移为3km，故选，故选CC例、一跳绳运动员质量例、一跳绳运动员质量m=50kg,1minm=50kg,1min跳跳N=180N=180次，次，假设每次跳跃中，脚与地面的接触时间占跳跃一假设每次跳跃中，脚与地面的接触时间占跳跃一次所用时间的次所用时间的2/52/5，试估算该运动员跳绳时克服，试估算该运动员跳绳时克服重力做功的平均功率多大重力做功的平均功率多大?三、几种特殊功率三、几种特殊功率例、水利发电、抽水机。风力发电、心脏例、水利发电、抽水机。风力发电、心脏例例4、质量为质量为m=80kg的人站在质量为的人站在质量为MA=240kg的的船上，用船上，用80N的力拉一根足够长的水平绳子，不计水的力拉一根足够长的水平绳子，不计水的阻力，从静止起经过的阻力，从静止起经过t=10秒钟，下列两种情况下，秒钟，下列两种情况下，人做功的平均功率和瞬时功率各多少？人做功的平均功率和瞬时功率各多少？（1）绳的另一端系在岸边的树上，）绳的另一端系在岸边的树上，（2）绳的另一端系在质量为）绳的另一端系在质量为MB=400kg的船上的船上解：（解：（1）a=F/（m+MA）=0.25m/s2SA=1/2at2=12.5mvAt=at=2.5m/sP1=W/t=FSA/t=100WP1=FvAt=200W（2）aB=F/MB=0.2m/s2SB=1/2aBt2=10mvBt=aBt=2m/sW2=F（SA+SB）=1800JP2=W2/t=180WP2=F（vt+vBt）=360W例例7 7、正常人心脏在一次搏动中泵出血液、正常人心脏在一次搏动中泵出血液70 mL70 mL，推，推动血液流动的平均压强为动血液流动的平均压强为1.61.6104Pa104Pa，设心脏主动，设心脏主动脉的内径约脉的内径约2.5cm2.5cm，每分钟搏动，每分钟搏动7575次，求：心脏推次，求：心脏推动血液流动的平均功率是多大？动血液流动的平均功率是多大？例例8某地强风的风速某地强风的风速v=20m/s，设空气密度，设空气密度=1.3kg/m3如果把通过横截面积为如果把通过横截面积为S=20m2的的风的动能全部转化为电能，则利用上述已知量计算风的动能全部转化为电能，则利用上述已知量计算电功率的公式应为电功率的公式应为P=_，大小约为，大小约为_W（取一位有效数字）（取一位有效数字）13、在在电电视视节节目目中中，我我们们能能看看到到一一种种精精彩彩的的水水上上运运动动，如如图图535所所示示，运运动动员员在在快快艇艇的的水水平平牵牵引引力力作作用用下下，脚脚踏踏的的倾倾斜斜滑滑板板在在水水上上滑滑行行，设设滑滑板板是是光光滑滑的的，滑滑板板与与水水平平方方向向的的夹夹角角为为，水水密密度度为为，理理论论研研究究表表明明：人人对对滑滑板板作作用用力力大大小小，式中为快艇的牵引速度。式中为快艇的牵引速度。若若人人的的质质量量为为，求求快快艇艇的的水水平平牵牵引引速速度。度。在在上上述述条条件件下下，快快艇艇对对运运动动员员的的牵牵引引力功率为多大？力功率为多大？17、推推行行节节水水工工程程的的转转动动喷喷水水“龙龙头头”如如右右图图所所示示，“龙龙头头”距距离离地地面面h，可可将将水水水水平平喷喷出出，其其灌灌溉溉半半径径可可达达10h，每每分分钟钟喷喷水水m，所所用用的的水水从从地地下下H深深的的井井里里抽抽取取，设设水水以以相相同同的的速速率喷出，水泵效率为，不计空气阻力。试求：率喷出，水泵效率为，不计空气阻力。试求：图图59（1）水从喷水）水从喷水“龙头龙头”喷出的初速度；喷出的初速度；（2）水泵每分钟对水做的功；）水泵每分钟对水做的功；（3）带动水泵的电动机的最小输出功率。）带动水泵的电动机的最小输出功率。图59动能动能动能定理动能定理物体的动能等于它的质量跟它的速度平方的乘物体的动能等于它的质量跟它的速度平方的乘积的一半。用积的一半。用Ek表示动能，则计算动能的公式表示动能，则计算动能的公式为：为：动能与功一样，也是标量，不受速度方向的影动能与功一样，也是标量，不受速度方向的影响。它在国际单位制中的单位也是焦耳响。它在国际单位制中的单位也是焦耳(J)。一。一个物体处于某一确定运动状态，它的动能也就个物体处于某一确定运动状态，它的动能也就对应于某一确定值，因此动能是状态量。对应于某一确定值，因此动能是状态量。一一.动能动能-物体由于运动而具有的能量叫做动能物体由于运动而具有的能量叫做动能.SFaav1v2Fmm动能是标量，是状态量。动能是标量，是状态量。动能的单位与功的单位相同动能的单位与功的单位相同-焦耳焦耳.公式中的速度一般指相对于地面的速度公式中的速度一般指相对于地面的速度2.可以证明，当外力是变力，物体做曲线运动可以证明，当外力是变力，物体做曲线运动时，（时，（1）式也是正确的）式也是正确的.这时（这时（1）式中的）式中的W为变力为变力所做的功所做的功.正因为动能定理适用于变力，所以它得到了正因为动能定理适用于变力，所以它得到了广泛的应用，经常用来解决有关的力学问题广泛的应用，经常用来解决有关的力学问题.合外力所做的功等于物体动能的变化合外力所做的功等于物体动能的变化.这个结论叫做动能定理这个结论叫做动能定理.注意：注意：1.如果物体受到几个力的共同作用，则（如果物体受到几个力的共同作用，则（1）式）式中的中的W表示各个力做功的代数和，即合外力所做的功表示各个力做功的代数和，即合外力所做的功.W合合=W1+W2+W3+二二.动能定理动能定理合合（1）3.跟过程的细节无关跟过程的细节无关.(3)对动能定理的理解对动能定理的理解a对外力对物体做的总功的理解对外力对物体做的总功的理解有的力促进物体运动，而有的力则阻碍物体运动。因此它们做的功就有正、负之分，总功指的是各外力做功的代数和；又因为W总W1+W2+F1s+F2s+F合s，所以总功也可理解为合外力的功。b对该定理标量性的认识对该定理标量性的认识因动能定理中各项均为标量，因此单纯速度方向改变不影响动能大小。如匀速圆周运动过程中，合外力方向指向圆心，与位移方向始终保持垂直，所以合外力做功为零，动能变化亦为零，并不因速度方向改变而改变。c对定理中对定理中“增加增加”一词的理解一词的理解由于外力做功可正、可负，因此物体在一运动过程中动能可增加，也可能减少。因而定理中“增加”一词，并不表示动能一定增大，它的确切含义为末态与初态的动能差，或称为“改变量”。数值可正，可负。d对状态与过程关系的理解对状态与过程关系的理解功是伴随一个物理过程而产生的，是过程量；而动能是状态量。动能定理表示了过程量等于状态量的改变量的关系。4.4.对合外力的功对合外力的功(总功总功)的理解的理解 （1 1）可以是几个力在同一段位移中的功）可以是几个力在同一段位移中的功,也可以也可以是一个力在几段位移中的功是一个力在几段位移中的功,还可以是几个力在还可以是几个力在几段位移中的功几段位移中的功（2 2）求总功有两种方法：）求总功有两种方法：一种是先求出合外力，然后求总功，表达式为一种是先求出合外力，然后求总功，表达式为 为合外力与位移的夹角为合外力与位移的夹角另一种是总功等于各力在各段位移中做功的代另一种是总功等于各力在各段位移中做功的代数和，即数和，即(1)明确研究对象及所研究的物理过程。明确研究对象及所研究的物理过程。(2)对研究对象进行受力分析，并确定各力所做的对研究对象进行受力分析，并确定各力所做的功，求出这些力的功的代数和。功，求出这些力的功的代数和。(3)确定始、末态的动能。确定始、末态的动能。(未知量用符号表示未知量用符号表示)，根据动能定理列出方程根据动能定理列出方程W总总Ek2-Ek1)(4)求解方程、分析结果求解方程、分析结果5、动能定理的应用步骤：、动能定理的应用步骤：三三.动能和动量的关系动能和动量的关系动能动能动量动量mV标量标量矢量矢量状态量状态量状态量状态量一个物体的动量发生变化，它的动能一个物体的动量发生变化，它的动能变化变化一个物体的动能发生变化，它的动量一个物体的动能发生变化，它的动量变化变化不一定不一定一定一定答案:C题型和方法题型和方法比值法比值法应用类型一：恒力的作用应用类型一：恒力