1、第1节功与功率 学习目标定位学习目标定位1、理解功的概念会用功的公式、理解功的概念会用功的公式WFxcos进行计算进行计算.2、理解正、负功的概念，知道什么情况下力做正功或负功、理解正、负功的概念，知道什么情况下力做正功或负功.3、会求几个力对物体做的总功、会求几个力对物体做的总功.4、能区分平均功率和瞬时功率能区分平均功率和瞬时功率5、掌握机车启动的两种方式、掌握机车启动的两种方式一、一、功功二、正功和负功二、正功和负功三、功率三、功率四、机车启动四、机车启动举重运动员举起杠铃的过程中，什么力对举重运动员举起杠铃的过程中，什么力对杠铃做功？能量怎样变化？杠铃做功？能量怎样变化？问题设计问题设
2、计答案答案推力对杠铃做功推力对杠铃做功运动员消耗自身的体能，转运动员消耗自身的体能，转化为杠铃的能量化为杠铃的能量高中物理复习回顾（初中）复习回顾（初中）要点提炼要点提炼力力高中物理一、功一、功高中物理 (1)如果力的方向与物体的运动方向一致，这个力所做的功是多少？l一、功一、功W=FlF支F支lF不做功 即 W=0 (2)如果力的方向与物体的运动方向垂直，这个力所做的功是多少？初中人教版（2019版）高一物理必修二第八章第一节功和功率PPT（共50页）人教版（2019版）高一物理必修二第八章第一节功和功率PPT（共50页）高中Fx1F2FFW=？问题设计问题设计一个物体受到力的作用，并在力的
3、方向上发生了一段位移，这个力就一个物体受到力的作用，并在力的方向上发生了一段位移，这个力就对物体做了功如图所示，当恒力对物体做了功如图所示，当恒力F的方向与物体位移的方向与物体位移x的方向成某一的方向成某一夹角夹角时，如何计算力时，如何计算力F对物体做的功？对物体做的功？一、功一、功人教版（2019版）高一物理必修二第八章第一节功和功率PPT（共50页）人教版（2019版）高一物理必修二第八章第一节功和功率PPT（共50页）lWF1=F1lWF2=F20又 F1=F cos 即W=Fcos l 分析：把计算分析：把计算F F做功的问题转化为分别求做功的问题转化为分别求F F1 1和和F F2
4、2做功的问题做功的问题FF2F1ll1l2一、功一、功人教版（2019版）高一物理必修二第八章第一节功和功率PPT（共50页）人教版（2019版）高一物理必修二第八章第一节功和功率PPT（共50页）高中物理1、定义：W=F l cos力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小、力与位移夹角余弦这三者的乘积3、单位国际单位：焦耳（焦）单位符号：Jm=1Nm2、公式W表示力对物体所做的功；F表示物体所受到得力；是物体所发生的位移；是力F和位移之间的夹角；求功时一定明确要求的是哪一个力在哪一段位移上做的功。功的计算时，各量要求统一采用国际单位制条件：条件：适用于恒力做功适用于恒力做功一、功一、功人教
5、版（2019版）高一物理必修二第八章第一节功和功率PPT（共50页）人教版（2019版）高一物理必修二第八章第一节功和功率PPT（共50页）高中物理 4、功是标量5、物理意义:描述物体的运动过程的物理量,是力在空间上的积累效果。人教版（2019版）高一物理必修二第八章第一节功和功率PPT（共50页）人教版（2019版）高一物理必修二第八章第一节功和功率PPT（共50页）练习1：辨认力的方向与位移方向的夹角FS 甲答案：FS乙答案：-FS丙答案：FS丁答案：-人教版（2019版）高一物理必修二第八章第一节功和功率PPT（共50页）人教版（2019版）高一物理必修二第八章第一节功和功率PPT（共5
6、0页）高中物理二、正功和负功二、正功和负功问题设计问题设计1某物体在水平面上向右运动了某物体在水平面上向右运动了x，当物体受到与水平方向夹角为，当物体受到与水平方向夹角为30的的恒恒力力F作用时，如图甲所示，力对物体做的功为多少？当物体受到与水平作用时，如图甲所示，力对物体做的功为多少？当物体受到与水平面夹角为面夹角为150的的恒恒力力F作用时作用时(如图乙所示如图乙所示)，力对物体做的功为多少？，力对物体做的功为多少？答案答案3112cos30WF xFxFx3232-=cos150-WF x FxFx2功的正、负的含义是什么？功的正、负的含义是什么？答案答案正功表示动力对物体做功；负功表示
7、阻力对物体做功正功表示动力对物体做功；负功表示阻力对物体做功Fx1F2F030FFx3F4F0150F人教版（2019版）高一物理必修二第八章第一节功和功率PPT（共50页）人教版（2019版）高一物理必修二第八章第一节功和功率PPT（共50页）高中物理如：1、摩擦力对某物体做了-20J的功，也可说物体克服摩擦力做了20J的功。2、竖直上抛物体的上升过程：重力对物体做负功，或物体克服重力做了功某力对物体做负功，往往说成“物体克服某力做功”（取绝对值），两种说法的意义是等同的。人教版（2019版）高一物理必修二第八章第一节功和功率PPT（共50页）人教版（2019版）高一物理必修二第八章第一节功
8、和功率PPT（共50页）高中物理要点提炼要点提炼正正负负克服克服(1)当当0 时，时，W 0，力对物体做，力对物体做 功；功；(2)当当 人教版（2019版）高一物理必修二第八章第一节功和功率PPT（共50页）人教版（2019版）高一物理必修二第八章第一节功和功率PPT（共50页）3.Fl 1.F=0 2.l=0 不做功3种的情况2有力无距离 有距离无力 有距离有力，BUT互相垂直 人教版（2019版）高一物理必修二第八章第一节功和功率PPT（共50页）人教版（2019版）高一物理必修二第八章第一节功和功率PPT（共50页）方法2：求各个力所做功的代数和方法1：求几个力的合力所做的功cosWF
9、l 121122coscosWWWFlF l先求出合外力F，再由 计算。先分别求出各个力所做的功：111cosWFl 222cosWF l 再对各个力做的功求代数和问题设计问题设计若物体受到多个力的作用，如何计算外力对物体做的总功？若物体受到多个力的作用，如何计算外力对物体做的总功？人教版（2019版）高一物理必修二第八章第一节功和功率PPT（共50页）人教版（2019版）高一物理必修二第八章第一节功和功率PPT（共50页）一、正、负功的判断一、正、负功的判断典例精析典例精析例例1 1如图表示物体在力如图表示物体在力F的作用下的作用下在水平面上发生了一段位移在水平面上发生了一段位移x，这四，这
10、四种情形下力种情形下力F和位移和位移x的大小都是一的大小都是一样的，则力对物体做正功的是样的，则力对物体做正功的是()C正功正功负功负功F与与v的夹角为锐角的夹角为锐角F与与v的夹角为的夹角为钝角钝角锐角锐角锐角锐角钝角钝角钝角钝角A人教版（2019版）高一物理必修二第八章第一节功和功率PPT（共50页）人教版（2019版）高一物理必修二第八章第一节功和功率PPT（共50页）例例2质量为质量为m的小物块在倾角为的小物块在倾角为的的斜面上处于静止状态，如图所示若斜面上处于静止状态，如图所示若斜面体和小物块一起以速度斜面体和小物块一起以速度v沿水平方沿水平方向向右做匀速直线运动，通过一段位向向右做
11、匀速直线运动，通过一段位移移x.斜面体对物块的摩擦力和支持力斜面体对物块的摩擦力和支持力的做功情况是的做功情况是()A摩擦力做正功，支持力做正功摩擦力做正功，支持力做正功B摩擦力做正功，支持力做负功摩擦力做正功，支持力做负功C摩擦力做负功，支持力做正功摩擦力做负功，支持力做正功D摩擦力做负功，支持力做负功摩擦力做负功，支持力做负功典例精析典例精析B一、正、负功的判断一、正、负功的判断x取决于取决于力与力与位移的位移的方向方向关系关系mgNff与与x成锐角成锐角正功正功负功负功N与与x成钝角成钝角人教版（2019版）高一物理必修二第八章第一节功和功率PPT（共50页）人教版（2019版）高一物理
12、必修二第八章第一节功和功率PPT（共50页）二、功的计算二、功的计算例例3 如图所示，一个人用与水平方如图所示，一个人用与水平方向成向成60角的力角的力F40 N 拉一个木拉一个木箱，在水平地面上沿直线匀速前进箱，在水平地面上沿直线匀速前进了了8 m，求：，求：(1)拉力拉力F对木箱所做的功；对木箱所做的功；(2)摩擦力对木箱所做的功；摩擦力对木箱所做的功；(3)外力对木箱所做的总功外力对木箱所做的总功典例精析典例精析mgNfF1F2F(1)拉力对木箱所做的功拉力对木箱所做的功W1Fxcos 604080.5 J160 JWFxcos(2)摩擦力摩擦力对木箱做对木箱做负负功功 f=Fcos 6
13、0(3)外力对木箱所做的总功外力对木箱所做的总功:WW1W20W2fx=Fxcos 60160J人教版（2019版）高一物理必修二第八章第一节功和功率PPT（共50页）人教版（2019版）高一物理必修二第八章第一节功和功率PPT（共50页）二、功的计算二、功的计算针对训练针对训练 如图所示，两个互相垂如图所示，两个互相垂直的力直的力F1与与F2作用在同一物体上，作用在同一物体上，使物体通过一段位移的过程中，力使物体通过一段位移的过程中，力F1对物体做功对物体做功4 J，力，力F2对物体做功对物体做功3 J，则力，则力F1与与F2的合力对物体做功为的合力对物体做功为()A7 J B1 JC5 J
14、 D3.5 J典例精析典例精析A14JW=23JW=WW1W27J功为标量，功为标量，合力做功等于合力做功等于F1与与F2做功的代数和做功的代数和人教版（2019版）高一物理必修二第八章第一节功和功率PPT（共50页）人教版（2019版）高一物理必修二第八章第一节功和功率PPT（共50页）课堂要点小结课堂要点小结功功做功的过程就是能量变化的过程做功的过程就是能量变化的过程功的计算方法：功的计算方法：WFcos正功、负正功、负功的意义功的意义总功的计算总功的计算两种方法两种方法正功：力是动力，力把能量传递给物体正功：力是动力，力把能量传递给物体负功：力是阻力，受力物体把能量传递给其他物体负功：力
15、是阻力，受力物体把能量传递给其他物体人教版（2019版）高一物理必修二第八章第一节功和功率PPT（共50页）人教版（2019版）高一物理必修二第八章第一节功和功率PPT（共50页）高中物理二、功率二、功率对比：收割玉米的快慢2.功率的单位功率的单位:瓦特（瓦特（W）1.物理意义：表示力对物体物理意义：表示力对物体做功快慢做功快慢的物理量。的物理量。(单位时间做功的多少单位时间做功的多少)一、功率：一、功率：力对物体做的功W跟完成这些功所用时间t的比值叫功率定义式：定义式：SJW11是标量是标量1kW1000WtWP 4.功率的另一表达式v v可以是瞬时速度可以是瞬时速度,也可以是平均速度大小也
16、可以是平均速度大小是是F F与与v v方向的夹角方向的夹角，当，当=00时时P=Fv3.P=W/t求出来的是求出来的是力在一段时间内做功的平均快慢程度，力在一段时间内做功的平均快慢程度，即平均功率即平均功率。cosFLWtWPtLvtFLPcoscosFvP 1.平均功率：描述在平均功率：描述在一段时间内一段时间内做功的平均快慢做功的平均快慢2.瞬时功率：表示在瞬时功率：表示在某一时刻某一时刻做功的快慢做功的快慢二、平均功率和瞬时功率二、平均功率和瞬时功率求平均功率：求瞬时功率：（v是平均速度）是平均速度）（v是瞬时速度）是瞬时速度）tWP cosFvP cosFvP 3 3(功率的计算功率的
17、计算)一个质量为一个质量为m的小的小球做自由落体运动，那么，在前球做自由落体运动，那么，在前t秒秒内重力对它做功的平均功率内重力对它做功的平均功率 及在及在t秒末重力做功的瞬时功率秒末重力做功的瞬时功率P分别为分别为(t秒末小球未着地秒末小球未着地)()A.mg2t2，P mg2t2B.mg2t2，Pmg2t2C.，Pmg2tD.mg2t，P2mg2t12PP21 2Pmg tPCmgvPh212gt=2 212Wmghmg t212Ptg tWmgt=2mgmPg tv典例精析典例精析三、平均功率与瞬时功率的区别三、平均功率与瞬时功率的区别高中物理针对训练针对训练 如图所示，从空中以如图所示
18、，从空中以40 m/s的初速度平抛一重为的初速度平抛一重为10 N的物体，物体的物体，物体在空中运动在空中运动3 s落地，不计空气阻力，取落地，不计空气阻力，取g10 m/s2，则物体落地前瞬间，重力，则物体落地前瞬间，重力的瞬时功率为的瞬时功率为()A300 W B400 WC500 W D700 W力力力的方向的速度力的方向的速度AG=300WyPmg=vyvyx竖直方向自由落体竖直方向自由落体30m/sgt=三、平均功率与瞬时功率的区别三、平均功率与瞬时功率的区别质量m=3kg的物体，在水平力F=6N的作用下，在光滑的水平面上从静止开始运动，运动时间t=3s，求：（1）力F在t=3s内对
19、物体做的功；（2）力F在t=3s内对物体做功的平均功率;（3）力F在3s末对物体做功的瞬时功率。解解:已知已知m=3kg,F=6N,v0=0,t=3s a=F/m=2m/s2;l=v0t+1/2at2=9m,vt=v0+at=6m/s(1)W=Fl=54J (2)P=W/t=18W (3)P1=FVt=36W三.额定功率vs实际功率1.额定功率:2.实际功率:实际功率应小于或等于额定功率,不能长时间大于额定功率,否则会损坏机器,应尽量避免。机械或用电器正常工作状态下所能输出的最大功率叫额定功率机器工作时实际输出的功率也就是机器铭牌上的标称值。高中物理说 明：1.在日常生活中，我们经常说某台机器
20、的功率，或某物体做功的功率，实际上是指某个力对物体做功的功率。例如：汽车发动机的功率就是汽车牵引力的功率起重机吊起货物的功率就是钢绳拉力的功率高中物理2.2.功率功率vsvs机械效率区别机械效率区别 功率功率是描述物体是描述物体做功快慢程度做功快慢程度的物理量的物理量机械效率机械效率是描述是描述机械做功时有效利用率机械做功时有效利用率的物理量的物理量tWP cosFvP 快慢好坏高中物理vP=F v汽车加速运动的情况有两种：汽车加速运动的情况有两种：1、以、以额定功率额定功率P额额启动启动;2、在、在恒定的牵引力恒定的牵引力F作用下匀加速启动作用下匀加速启动。高中物理类型类型1 1：机车以恒定
21、功率：机车以恒定功率 P 启动启动PF v发动机的发动机的实际功率实际功率发动机的牵引力发动机的牵引力机车的瞬机车的瞬时速度时速度当当F=F阻阻时，时，a0，v达到达到最大最大 保持保持 vm匀速匀速vFvPamFF阻阻vmF阻阻P加速度逐渐减小的加速度逐渐减小的变加速直线运动变加速直线运动匀速直匀速直线运动线运动高中物理vm机车以机车以恒定功率恒定功率启动的启动的v t 图图 先做先做加速度逐渐减小加速度逐渐减小的变加速直线运动的变加速直线运动,最最终以速度终以速度 做做匀速匀速直线运动。直线运动。vmF阻阻Pvt0高中物理练习、练习、静止的列车在平直轨道上以恒定的功率起动，在静止的列车在平
22、直轨道上以恒定的功率起动，在开始的一小段时间内，列车的运动状态是（开始的一小段时间内，列车的运动状态是（）A、列车做匀加速直线运动、列车做匀加速直线运动 B、列车的速度和加速度均不断增加、列车的速度和加速度均不断增加 C、列车的速度增大，加速度减小、列车的速度增大，加速度减小 D、列车做匀速运动、列车做匀速运动 高中物理mafF牵1、没有达到最大速度时，有瞬时加速度。、没有达到最大速度时，有瞬时加速度。fPFPvm额牵额2、达到最大速度时，、达到最大速度时，a=0 F牵牵=f 注意：发动机的功率是指注意：发动机的功率是指牵引力的功率牵引力的功率而不是指而不是指合外力或阻力的功率。合外力或阻力的
23、功率。汽车的两种运动状态汽车的两种运动状态vPF额牵高中物理例例1、汽车发动机的额定功率为汽车发动机的额定功率为60KW，汽车的质量为，汽车的质量为5t，汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重的汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重的0.1倍，倍，g=10m/s2。汽车保持额定功率不变从静止启动后汽车保持额定功率不变从静止启动后:汽车所能达到的最大速度是多大？汽车所能达到的最大速度是多大？当汽车的速度为当汽车的速度为5m/s时加速度多大？时加速度多大？当汽车的加速度为当汽车的加速度为2m/s2时速度多大？时速度多大？高中物理类型类型2 2：机车以恒定加速度：机车以恒定加速度 a 启动启动当当F=F阻阻
24、时时,a0,v达到达到最大最大 保持保持 vm匀速匀速FvP额额amFF阻阻vvmF阻阻P额额加速度逐渐减小的加速度逐渐减小的变加速直线运动变加速直线运动匀速直匀速直线运动线运动amFF阻阻FvPF v当当P=P额额时，保时，保持持P额额继续加速继续加速匀加速直线运动匀加速直线运动高中物理 机车以机车以恒定加速度恒定加速度启动的启动的v t 图图 先做先做匀加速匀加速直线运动，再做直线运动，再做加速度逐渐减加速度逐渐减小小的变加速直线运动，最终以速度的变加速直线运动，最终以速度 做做匀速匀速直线运动。直线运动。vt0vmF阻阻P额额vm高中物理例例2、汽车发动机的额定功率为汽车发动机的额定功率
25、为60KW，汽车的质量为，汽车的质量为5t，汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重的汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重的0.1倍，倍，g=10m/s2。若汽车从静止开始，保持以若汽车从静止开始，保持以0.5m/s2的加速度做匀加速的加速度做匀加速直线运动，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？汽车所能达到的最大速度是多大？汽车所能达到的最大速度是多大？mafF牵vFP牵额atv 高中物理 当汽车发动机的功率一定时，根据当汽车发动机的功率一定时，根据P=FvP=Fv知，牵知，牵引力与速度成反比，所以通过减小速度来增大牵引引力与速度成反比，所以通过减小速度来增大牵引力，使汽车能顺利
26、上坡。力，使汽车能顺利上坡。1 1、汽车上坡时，司机一般要、汽车上坡时，司机一般要“换挡换挡”减小车速，使汽车以减小车速，使汽车以较小的速度爬坡，为什么呢？请用今天所学的知识加以解释。较小的速度爬坡，为什么呢？请用今天所学的知识加以解释。2 2、汽车上坡时，若不减小车速，司机应采取什么、汽车上坡时，若不减小车速，司机应采取什么措施？为什么？措施？为什么？加大油门，增大输出功率，来获得较加大油门，增大输出功率，来获得较大的牵引力。大的牵引力。联系实际联系实际 学以致用学以致用课堂要点小结课堂要点小结功率功率定义：定义：PW/t功率与功率与速度速度机车的启动问题机车的启动问题公式：公式：PFv平均
27、功率和瞬时功率平均功率和瞬时功率以恒定功率启动以恒定功率启动以恒定加速度启动以恒定加速度启动自我检测自我检测高中物理1 1(对功的理解对功的理解)关于功的概念，以关于功的概念，以下说法正确的是下说法正确的是()A力是矢量，位移是矢量，所力是矢量，位移是矢量，所 以功也是矢量以功也是矢量B功有正、负之分，若某个力功有正、负之分，若某个力 对物体做负功，表明这个力对物体做负功，表明这个力 对该物体的运动起阻碍作用对该物体的运动起阻碍作用C若某一个力对物体不做功，若某一个力对物体不做功，说明该物体一定没有位移说明该物体一定没有位移D合力的功等于各分力做的功合力的功等于各分力做的功 的矢量和的矢量和1
28、23B功为标量，只有大小没有方向功为标量，只有大小没有方向123WWWW合vFF、v做正功做正功F为动力为动力vFF、v做负功做负功F为阻力为阻力vFF、v不不做功做功位移不为位移不为0123WWWW合高中物理2 2(对正、负功的判断对正、负功的判断)如图所示，如图所示，一端可绕一端可绕O点自由转动的长木板上方点自由转动的长木板上方放一个物块，手持木板的另一端，放一个物块，手持木板的另一端，使木板从水平位置沿顺时针方向缓使木板从水平位置沿顺时针方向缓慢旋转，则在物块相对于木板滑动慢旋转，则在物块相对于木板滑动前的过程中前的过程中()A重力做正功重力做正功 B摩擦力做负功摩擦力做负功C摩擦力不做
29、功摩擦力不做功 D支持力不做功支持力不做功123ACmgNfv重力与速度方向成锐角重力与速度方向成锐角摩擦力与速度方向始终垂直摩擦力与速度方向始终垂直支持力与速度方向相反支持力与速度方向相反高中物理1233(功的计算功的计算)如图所示，在光滑水如图所示，在光滑水平面上，物体受两个相互垂直的大平面上，物体受两个相互垂直的大小分别为小分别为F13 N和和F24 N的恒力，的恒力，其合力在水平方向上，从静止开始其合力在水平方向上，从静止开始运动运动10 m，求：，求：(1)F1和和F2分别对物体做的功是多少？分别对物体做的功是多少？代数和为多大？代数和为多大？(2)F1和和F2合力为多大？合力做功是
30、合力为多大？合力做功是多少？多少？10 mx=（1 1）根据功的公式）根据功的公式11132234cos31810JWF x+=42222234cos43210JWF x+=WW1W218 J32 J50 J标量标量高中物理1233(功的计算功的计算)如图所示，在光滑水如图所示，在光滑水平面上，物体受两个相互垂直的大平面上，物体受两个相互垂直的大小分别为小分别为F13 N和和F24 N的恒力，的恒力，其合力在水平方向上，从静止开始其合力在水平方向上，从静止开始运动运动10 m，求：，求：(1)F1和和F2分别对物体做的功是多少？分别对物体做的功是多少？代数和为多大？代数和为多大？(2)F1和和
31、F2合力为多大？合力做功是合力为多大？合力做功是多少？多少？10 mx=（2 2）由勾股定理）由勾股定理22125NFFF=+标量标量合力合力F做的功做的功WFx510 J50 J4(机车启动问题分析机车启动问题分析)一辆轿车质一辆轿车质量为量为m，在平直公路上运行，启动，在平直公路上运行，启动阶段轿车牵引力保持不变，而后以阶段轿车牵引力保持不变，而后以额定功率继续行驶，经过一定时间，额定功率继续行驶，经过一定时间，其速度由零增大到最大值其速度由零增大到最大值vm，若所，若所受阻力恒为受阻力恒为f.则关于轿车的速度则关于轿车的速度v、加速度加速度a、牵引力、牵引力F、功率、功率P的图的图像像正确的是正确的是()1234ACDvt1v1tmv2t1PF=v-F fam=a1PfmavFfma=+0a=mPPfFvFf=
