1、1 功与功率功与功率第八章 机械能守恒定律新课引入新课引入新课引入新课引入此资源为吊车吊装风力发电机组件 【情境素材】功与功率。新课引入新课引入做功的条件有作用在物体上的力物体在这个力的方向上有移动距离新课引入新课引入新课引入新课引入内容讲解内容讲解一一、功功将F分解F2与位移方向垂直,不做功F1与位移方向相同,做功F1=FcosWF=WF1=Flcos一一、功功功只有大小没有方向，是标量。在国际单位制中，功的单位是焦耳，用符号J表示。如果I N的力使物体在力的方向上发生了1 m 的位移，那么这个力对该物体所做的功就是1 J，即1 J = I N 1 m = 1 Nm二二、正功和负功正功和负功
2、当= 0时，cos = 1, W = Fs, 做正功。当=90 时，cos = 0 , W = 0，表示力F与物体位移的方向垂直时，对物体不做功。当00 , W=Fs cos 0, 表示力F对物体做正功。当900，W = Fs cos 0，表示力F对物体做负功。当= 180时，cos=-1, W= - Fs，表示作用力与物体位移方向相反，做负功。二二、正功和负功正功和负功12先求各分力做的功再求总功先求合力再求总功W总W1W2Wn式中W1、W2、Wn分别表示为F1、F2、Fn对物体所做的功。W总F合lcos 公式中F合为n 个力F1、F2、Fn的合力，l为物体的位移，为F合与位移l的夹角，仅适
3、用于受力恒定的情况。二二、功率功率物理学中将力所做的功W与完成这些功所用的时间t之比，称为功率，用符号P表示，即=WPt在国际单位制中，功率的单位是瓦特，简称瓦，用符号W表示。常用的单位还有千瓦(kW)。1 kW=1000 kW功率是描述做功快慢的物理量，是标量。二二、功率功率引擎引擎功率功率速度速度牵引力牵引力蒸汽机内燃机动车组通过查询完成下表。二二、功率功率功率与力、速度有什么关系？二二、功率功率如果物体沿位移方向受的力是F，从计时开始到时刻t 这段时间内，发生的位移是l，则力在这段时间内所做的功W=Fl根据功率的定义有WFlPFvtt若速度v是物体在恒力F作用下的平均速度，则功率P是平均
4、功率。若若速度v表示物体的瞬时速度，则功率P是瞬时功率。二二、功率功率脑力风暴根据功率的决定式，怎样可以提高机车的速度？根据功率的决定式，怎样可以提高机车的牵引力？P=Fv典题剖析典题剖析典题剖析典题剖析例例1 如图所示，一个物块在与水平方向成角的恒力F作用下，沿水平面向右运动一段距离s，在此过程中，恒力F对物块所做的功为( )A B sinFscosFsCFssinDFscosD典题剖析典题剖析例例2 如图所示，质量为m的物体静止于倾角为的斜面上，当斜面体受力后，物体随斜面一起沿水平面匀速移动距离l。(1)求物体所受各力对物体做的功分别是多少？(2)斜面对物体做的功是多少？(3)合外力对物体
5、做的功是多少？解：(1)物体做匀速直线运动，在重力G、支持力FN和摩擦力Ff这三个力的作用下处于平衡状态，各力均为恒力，由物体受力分析图可得各力的大小分别为Gmg，FNmgcos ，Ffmgsin 物体的位移方向水平向右，与重力G的夹角为；与支持力FN的夹角为；与摩擦力Ff的夹角为。于是有=cos2GWG l NN=cos()cos( sin)21sin22FWFlmgmgl ff=cossincos1sin22FWF lmglmgl 典题剖析典题剖析例例2 如图所示，质量为m的物体静止于倾角为的斜面上，当斜面体受力后，物体随斜面一起沿水平面匀速移动距离l。(1)求物体所受各力对物体做的功分别
6、是多少？(2)斜面对物体做的功是多少？(3)合外力对物体做的功是多少？解：(2)斜面对物体的作用力FN与Ff的合力与G等大反向，所以斜面对物体做的功为0。(3)因为物体受力平衡，F合0，故W总0。典题剖析典题剖析例例3 在水平路面上运动的汽车的额定功率为100 kW，质量为10 t，设阻力恒定，且为车重的0.1倍，求：(g取10 m/s2)(1)汽车在运动过程中所能达到的最大速度为多大？(2)若汽车以0.5 m/s2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？(3)若汽车以额定功率从静止启动后，当汽车的加速度为2 m/s2时，速度多大？解：(1)当汽车速度最大时，a10，F1F
7、f，PP额，故3max3f100 10=m/s=10m/s0.1 10 1010PvF额典题剖析典题剖析例例3 在水平路面上运动的汽车的额定功率为100 kW，质量为10 t，设阻力恒定，且为车重的0.1倍，求：(g取10 m/s2)(1)汽车在运动过程中所能达到的最大速度为多大？(2)若汽车以0.5 m/s2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？(3)若汽车以额定功率从静止启动后，当汽车的加速度为2 m/s2时，速度多大？(2)汽车从静止开始做匀加速直线运动的过程中，a2不变，v变大，P也变大，当PP额时，此过程结束。4442f2=+=(0.1 1010+100.5)N
8、=1.5 10 NFFma52421020=m/s=m/s1.5 103PvF额由匀变速直线运动的速度与时间的关系得22203s=13.3s0.5vta典题剖析典题剖析例例3 在水平路面上运动的汽车的额定功率为100 kW，质量为10 t，设阻力恒定，且为车重的0.1倍，求：(g取10 m/s2)(1)汽车在运动过程中所能达到的最大速度为多大？(2)若汽车以0.5 m/s2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？(3)若汽车以额定功率从静止启动后，当汽车的加速度为2 m/s2时，速度多大？(3)由题意得由功率与速度的关系得44423f=+=(0.1 1010+102)N=3
9、 10 NFFma534310=m/s3.3m/s3 10PvF额典题剖析典题剖析例例4 一辆汽车在水平路面上由静止启动，在前5 s内做匀加速直线运动，5 s末达到额定功率，之后保持额定功率运动，其vt图像如图所示已知汽车的质量为m2103kg，汽车受到地面的阻力为车重的0.1倍，g取10 m/s2，则( )A汽车在前5 s内的阻力为200 NB汽车在前5 s内的牵引力为6103 NC汽车的额定功率为40 kWD汽车的最大速度为20 m/s解析：汽车受到地面的阻力为车重的0.1倍，则阻力Ff0.1mg0.1210310 N2000 N，A错误。由题图知前5 s的加速度av/(t)2 m/s2，
10、由牛顿第二定律知前5 s内的牵引力FFfma，得F(2 00021032)N6103N，选项B正确。典题剖析典题剖析例例4 一辆汽车在水平路面上由静止启动，在前5 s内做匀加速直线运动，5 s末达到额定功率，之后保持额定功率运动，其vt图像如图所示已知汽车的质量为m2103kg，汽车受到地面的阻力为车重的0.1倍，g取10 m/s2，则( )A汽车在前5 s内的阻力为200 NB汽车在前5 s内的牵引力为6103 NC汽车的额定功率为40 kWD汽车的最大速度为20 m/s解析：5 s末达到额定功率P额Fv5610310 W6104W60 kW，最大速度选项C、D错误。4maxf6 10m/s30m/s2000PvF额课堂小结课堂小结课堂小结课堂小结再再 见见
