人教版通用類第二單元 機械能1 功 功率獲獎ppt課件

這是一份人教版通用類第二單元 機械能1 功 功率獲獎ppt課件，共12頁。PPT課件主要包含了WFscosα，摩擦力做的功，合力做的功，PFv，練習(xí)2-1等內(nèi)容，歡迎下載使用。
在初中，我們已經(jīng)學(xué)過有關(guān)功的初步知識。一個物體受到力的作用，如果在力的方向上發(fā)生了一段位移，我們就說這個力對物體做了功。例如，人拉車前進，車在人的拉力作用下發(fā)生了一段位移，就說人的拉力對車做了功。
如果物體在恒力F 作用下，沿力F 的方向發(fā)生的位移是s，如下圖所示，那么，力F 對物體做的功為W=Fs。功是標(biāo)量。功的SI單位是J。
力和物體在力的方向上發(fā)生的位移，是做功的兩個不可缺少的因素。例如，一個物體在光滑的水平面上勻速直線運動，因為物體在位移方向上沒有受力，所以，沒有力對小球做功；某人舉著一個物體向前勻速運動，雖然用了力，但在力的方向上沒有位移，所以，他也沒有做功。
在實際生活和生產(chǎn)中，物體的運動方向并不總是跟力的方向相同，當(dāng)力的方向跟運動方向成某—角度α 時，如下所示，怎樣來計算這個力做的功呢?
我們可以把力F分解成與位移方向平行的分力F1和與位移方向垂直的分力F2，如下所示。
在物體發(fā)生位移s的過程中，由于物體在F2的方向上沒有發(fā)生位移，因此，F(xiàn)2對物體做的功等于零；F對物體做的功W就等于F1s，而F1=Fcsα，所以
這就是說，力對物體所做的功，等于力的大小、位移的大小、力和位移間夾角的余弦這三者的乘積。
當(dāng)α＝0時， csα＝1，W＝Fs，力和位移方向相同，力對物體做正功。
當(dāng)0＜α＜90°時，csα＞0，W為正值，力對物體做正功。
當(dāng)α＝90°時，csα＝0，W＝0，力和位移方向垂直，力對物體不做功。
當(dāng)90°＜α＜180°時，csα＜0，W為負(fù)值，力對物體做負(fù)功。
當(dāng)α＝180°時，csα＝－1，W＝－Fs，力和位移方向相反，力對物體做負(fù)功。
一個力對物體做負(fù)功，表示這個力阻礙物體的運動。因此，當(dāng)力對物體做負(fù)功時，常說物體克服這個力做功。例如，當(dāng)摩擦力對物體做負(fù)功時，也可以說物體克服摩擦力做功。
如果公式W=Fscsα中的F是幾個力的合力，那么式中的α是合力方向與物體位移方向間的夾角，W就是合力做的功?？梢宰C明，合力做的功等于各個分力做功的代數(shù)和。
[例題1] 一個質(zhì)量為150 kg的小車，受到與水平方向成37°角斜向上方的拉力500 N，在水平地面上移動的距離為5 m。物體與地面間的滑動摩擦力為100 N，求合力對物體做的功。
分析 小車在水平地面上移動時，受到重力G、支持力FN、拉力F和摩擦力Ff四個力的作用，如圖所示。由于重力G、支持力FN的方向與小車的位移方向垂直，不做功，因此合力做的功就是拉力F和摩擦力Ff做功的代數(shù)和。
解 拉力做的功：
WF＝Fscsα＝500×5×cs37°J＝2 000 J
WFf＝－Ffs＝－100×5 J＝－500 J
W合＝WF＋WFf＝2000－500 J＝1 500 J
不同物體做相同的功，所用的時間往往不同，也就是說，做功的快慢不相同。一臺起重機能在1 min內(nèi)把1 t貨物提到樓頂，另一臺起重機只用30 s就可以做相同的功。第二臺起重機比第一臺做功快一倍。
電動機、內(nèi)燃機等動力機械都標(biāo)有額定功率，這是在正常條件下可以長時間工作的功率。實際輸出功率往往小于這個數(shù)值。例如，某汽車內(nèi)燃機的額定功率是100 kW，但在平直公路上中速行駛時，發(fā)動機實際輸出的功率只有20 kW左右。在特殊情況下，例如在穿越障礙時，司機通過增大供油量可以使實際輸出的功率大于額定功率，但這對發(fā)動機有害，只能工作很短的時間，而且要盡量避免。
在物理學(xué)中，用功率來表示做功的快慢程度，功W 跟完成這些功所用時間t 的比值，叫做功率。用P 表示功率，則有
功率是標(biāo)量。功率的SI單位是W。
即功率等于力和物體運動速度的乘積。從公式可以看出，汽車、火車等交通工具，當(dāng)發(fā)動機的功率P 一定時，牽引力F 和速度v 成反比。
汽車發(fā)動機的轉(zhuǎn)動通過變速箱中的齒輪傳遞到車輪，轉(zhuǎn)速比可以通過變速桿來改變。發(fā)動機的最大輸出功率是一定的，所以汽車在上坡時，司機要用“換擋”的方法減小速度，來得到較大的牽引力。在平直公路上，汽車受到的阻力較小，需要的牽引力也較小，這時就可以使用高速擋，使汽車獲得較高的速度。
然而，在發(fā)動機功率一定時，通過減小速度提高牽引力或通過減小牽引力而提高速度，效果都是有限的。所以，要提高速度和增大牽引力，必須提高發(fā)動機的額定功率，這就是高速火車、汽車和大型艦船需要大功率發(fā)動機的原因。
[例題2] 某汽車發(fā)動機的額定功率是6.0×104 W，在水平路面上行駛時受到的阻力是1.8×103 N，求發(fā)動機在額定功率時汽車勻速行駛的速度。在同樣的阻力下，如果行駛速度只有54 km/h，發(fā)動機輸出的實際功率是多少？
分析 汽車勻速行駛時，牽引力和阻力相等。由發(fā)動機的額定功率和牽引力，利用公式P = Fv即可求出速度。當(dāng)汽車牽引力不變，而速度減小時，發(fā)動機的實際輸出功率也可由公式P = Fv求出。
解 當(dāng)發(fā)動機的額定功率P1＝6.0×104 W，牽引力F＝1.8×103 N時，由于P1＝Fv1
當(dāng)牽引力F不變，速度v2＝54 km/h＝15 m/s時，有
P2＝Fv2＝1.8×103×15 W＝2.7×104 W
1．正功和負(fù)功取決于( )。 A．力的方向 B．位移的方向 C．力和位移方向間的夾角 D．力的性質(zhì)
答案：C。
2．某人從一樓走到四樓，第一次用了30 s、第二次用了40 s。他前后兩次克服重力做的( )。 A．功相同，功率相同 B．功不同，功率不同 C．功相同，功率不同 D．功不同，功率相同
3. 一位質(zhì)量m＝60 kg的滑雪運動員從高h(yuǎn)＝10 m的斜坡頂端自由下滑，如右圖所示。如果運動員在下滑過程中受到的阻力F＝50 N，斜坡的傾角θ＝30°，運動員滑至坡底的過程中，所受的幾個力做的功各是多少？合力做的功是多少？