1、第五章第五章 机械能机械能第第1 1课时课时 功功 功率功率1 1定义：力和物体在定义：力和物体在 上上 的乘积称的乘积称为力对物体做的功为力对物体做的功2 2公式：公式：W W .只适用于恒力做功的计算只适用于恒力做功的计算位移位移FsFscoscos力的方向力的方向3 3力做功的两个必要因素：力和力做功的两个必要因素：力和 的的位移位移4 4功是功是 ，没有方向，但有正、负之，没有方向，但有正、负之分分 力的方向上力的方向上标量标量“正功正功”“”“负功负功”的物理意义是什么？的物理意义是什么？“正功正功”“”“负功负功”中的中的“、”号表示号表示功的大小吗？功的大小吗？提示：提示：“正功
2、正功”表示该力作为动力对物体表示该力作为动力对物体做功做功“负功负功”表示该力作为阻力对物体表示该力作为阻力对物体功表示功表示“正功正功”“”“负功负功”的的“、”号不表示功的大小号不表示功的大小 1 1功的计算公式功的计算公式W WFlFlcoscos应用注意的要点应用注意的要点(1)(1)W WFlFlcoscos是恒力做功的计算式，对变力做是恒力做功的计算式，对变力做功的计算不适用因此，每当使用功的计算不适用因此，每当使用W WFlFlcos cos 计算功时，要先弄清是恒力做功还是变力做计算功时，要先弄清是恒力做功还是变力做功功(2)(2)恒力做功多少只与恒力做功多少只与F F、l l
3、及二者夹角余弦有关，及二者夹角余弦有关，而与物体的加速度大小、速度大小、运动时间而与物体的加速度大小、速度大小、运动时间长短等都无关，即与物体的运动性质无关，同长短等都无关，即与物体的运动性质无关，同时还与有无其他力做功也无关时还与有无其他力做功也无关(3)(3)公式公式W WFlFlcos cos 中的中的l l是物体相对地面的位是物体相对地面的位移，而不是相对于和它接触的物体的位移移，而不是相对于和它接触的物体的位移 2 2判断某一个力判断某一个力F F对物体是否做功、做正功对物体是否做功、做正功还是做负功方法有哪些？还是做负功方法有哪些？(1)(1)根据力的方向和位移的方向的夹角根据力的
4、方向和位移的方向的夹角判断判断功的正负功的正负(2)(2)从能量角度入手，此法既适用于恒力做功，从能量角度入手，此法既适用于恒力做功，也适用于变力做功，关键应分析清楚能量转也适用于变力做功，关键应分析清楚能量转化情况，根据功是能量转化的量度，若有能化情况，根据功是能量转化的量度，若有能量转化，则必有力量转化，则必有力 对物体做功对物体做功(3)(3)看力看力F F与物体运动速度的方向之间的夹角与物体运动速度的方向之间的夹角的大小，若的大小，若9090，则力，则力F F不做功；若不做功；若9090，则力，则力F F做正功；若做正功；若9090，则力，则力F F做负功做负功(或者说物体或者说物体
5、克服力克服力F F做了功做了功)此法此法常用于判断曲线运动中力做功的情况常用于判断曲线运动中力做功的情况图图1DmgFNmaffB图图2考点二功的计算考点二功的计算图 3知识链接知识链接1 1、由图象的斜率可求、由图象的斜率可求得加速度得加速度2 2、图象与坐、图象与坐标轴围成的面积表示位标轴围成的面积表示位移，由力和位移可求功移，由力和位移可求功D1 1定义：功跟完成这些所用定义：功跟完成这些所用 的比值的比值2 2物理意义：描述做功的物理意义：描述做功的 3 3公式公式(1)(1)P P ，P P为时间为时间t t内的内的 (2)(2)P PFvFvcos cos(为为F F与与v v的夹
6、角的夹角)v v为平均速度，则为平均速度，则P P为为 .v v为瞬时速度，则为瞬时速度，则P P为为 时间时间快慢快慢平均功率平均功率平均功率平均功率瞬时功率瞬时功率 对机车的功率对机车的功率P PFvFv式中式中F F为机车的牵引力，为机车的牵引力，还是机车的合外力？还是机车的合外力？提示：提示：F F为机车的牵引力，并非机车的合外为机车的牵引力，并非机车的合外力力4 4 额定功率：机械额定功率：机械 时输出时输出的的 功率功率5 5实际功率：机械实际功率：机械 时输出的功时输出的功率要求小于等于率要求小于等于 正常工作正常工作最大最大实际工作实际工作额定功率额定功率考点三功率的计算考点三
7、功率的计算思路点拨思路点拨已知已知F Ft t图象，可先求出图象，可先求出0-0-t t0 0上和上和2 2t t0 0-3-3t t0 0上的加速度，然后求出上的加速度，然后求出3 3t t0 0时时的速度，进而求得功率的速度，进而求得功率B图图 5B图图6图图7匀速运匀速运动动F1=Ff1图图 8汽车再次匀速，汽车再次匀速，F F2 2=F Ff2f2图图 8恒功率运行恒功率运行 机动车辆启动的两种方式机动车辆启动的两种方式恒定功率启动恒定功率启动恒定加速度启动恒定加速度启动过过程程分分析析 ：v vF F a a ：F FF F阻阻a a0 0P PF F阻阻v vm m：a a 不变不
8、变F F不变不变v vP PF Fv v，直到，直到P PP P额额F Fv vm mv vF F a a ：F FF F阻阻时时a a0 0v v达最大值达最大值v vm m运运动动规规律律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(对对应下图的应下图的OAOA段段)以以v vm m匀速直线运动匀速直线运动(对对应下图中的应下图中的ABAB段段)以加速度以加速度a a做匀加速直线运动做匀加速直线运动(对应下图中的对应下图中的OAOA段段)匀加匀加速运动能维持的时间速运动能维持的时间t t0 0 以以v vm m匀速直线运动，对匀速直线运动，对 应下图中的应下图中的BCBC段
9、段Pt图象图象vt图象图象1 1一辆汽车质量为一辆汽车质量为1 110103 3 kg kg，最大功率为，最大功率为2 210104 4 W W，在水平路面由静止开始做直线运动，在水平路面由静止开始做直线运动，最大速度为最大速度为v v2 2，运动中汽车所受阻力恒定发动，运动中汽车所受阻力恒定发动机的最大牵引力为机的最大牵引力为3 310103 3 N N，其行驶过程中牵引，其行驶过程中牵引力力F F与车速的倒数与车速的倒数 的关系如图所示试求的关系如图所示试求(1)(1)根据图线根据图线ABCABC判断汽车做判断汽车做什么运动？什么运动？(2)(2)v v2 2的大小；的大小；(3)(3)整
10、个运动过程中的最大整个运动过程中的最大加速度；加速度；(4)(4)当汽车的速度为当汽车的速度为10 m/s10 m/s时发动机的功率为多大？时发动机的功率为多大？解解(1)(1)图线图线ABAB段牵引力段牵引力F F不变，阻力不变，阻力f f不变，汽车不变，汽车做匀加速直线运动，图线做匀加速直线运动，图线BCBC的斜率表示汽车的的斜率表示汽车的功率功率P P，P P不变，则汽车做加速度减小的加速运不变，则汽车做加速度减小的加速运动，直至达到最大速度动，直至达到最大速度v v2 2，此后汽车做匀速直，此后汽车做匀速直线运动线运动物理一轮复习 功功率物理一轮复习 功功率(2)(2)汽车速度为汽车速
11、度为v v2 2，牵引力为，牵引力为F F1 11 110103 3 N N，v v2 2 m/s m/s20 m/s.20 m/s.(3)(3)汽车做匀加速直线运动时的加速度最大，阻力汽车做匀加速直线运动时的加速度最大，阻力f f N N1 000 N1 000 N，a a m/sm/s2 22 m/s2 m/s2 2.(4)(4)与与B B点对应的速度为点对应的速度为v v1 1 m/s m/s6.67 m/s6.67 m/s当汽车的速度为当汽车的速度为10 m/s10 m/s时处于图线时处于图线BCBC段，故此时段，故此时的功率最大为的功率最大为P Pm m2 210104 4 W.W.答案：答案：(1)(1)ABAB段匀加速段匀加速BCBC段加速度减小的加速运段加速度减小的加速运动动(2)20 m/s(2)20 m/s(3)2 m/s(3)2 m/s2 2(4)2(4)210104 4 W W物理一轮复习 功功率物理一轮复习 功功率A图图10物理一轮复习 功功率物理一轮复习 功功率图图11D物理一轮复习 功功率物理一轮复习 功功率D图图12物理一轮复习 功功率物理一轮复习 功功率D图图13物理一轮复习 功功率物理一轮复习 功功率再见再见物理一轮复习 功功率物理一轮复习 功功率
