《功與功率》機械能守恒定律PPT
第一部分內容：必備知識·素養奠基
一、功
1.公式:W=Flcosα。
(1)α是_________方向之間的夾角,l為物體_________的位移。
(2)該公式適用于_____做功。
(3)功是_____(選填“標量”或“矢量”)。
(4)功是一個(gè)_____(選填“過(guò)程”或“狀態(tài)”)量。
(5)單位:_________。符號是J。
2.正功和負功:用線(xiàn)將相應知識連接起來(lái)。
二、功率
【思考】 起重機甲在60 s內把1噸的貨物勻速提高了5 m,另一臺起重機乙在30 s內把1噸的貨物勻速提高了5 m。哪一臺起重機做功快?如何比較它們做功的快慢?
提示:起重機乙做功快,做的功相同,用時(shí)少的做功快。
1.定義:功W與完成這些功所用時(shí)間t的_____叫作功率。
2.定義式:P= ___。
3.單位:_____(瓦),符號是__。
4.功率是___量。
5.物理意義:是表示做功_____的物理量。
6.額定功率與實(shí)際功率:
(1)額定功率:發(fā)動(dòng)機正常工作時(shí)輸出的_____功率。
實(shí)際功率:發(fā)動(dòng)機實(shí)際工作時(shí)輸出的功率。
(2)為了保證機械的安全,工作時(shí)盡量使_______。
三、功率與速度
【思考】汽車(chē)上坡時(shí),司機為什么要換低擋來(lái)減小速度?
提示:根據公式P=Fv可知,汽車(chē)上坡時(shí),功率不變, 為獲得較大的牽引力,需換低擋來(lái)減小速度。
1.關(guān)系:當一個(gè)力與運動(dòng)方向在同一直線(xiàn)上時(shí),這個(gè)力對物體做功的功率等于這個(gè)力與_____的乘積。
2.關(guān)系式:P=Fv。
(1)若v是物體的平均速度,則P=Fv為對應時(shí)間t內的________。
(2)若v是瞬時(shí)速度,則P表示該時(shí)刻的_________。
3.應用:從P=Fv可以看出,汽車(chē)、火車(chē)等交通工具,當發(fā)動(dòng)機的功率P一定時(shí),牽引力F與速度成_____,要增大牽引力,就要減小速度。
4.平均功率與瞬時(shí)功率:
(1)平均功率。
①大小:某一段時(shí)間t內功率的平均值。
②意義:表示_________內做功的平均快慢程度,對應的是一段時(shí)間(或過(guò)程)。
(2)瞬時(shí)功率。
①大小:某一時(shí)刻功率的瞬時(shí)值,能精確地描述做功的快慢。
②意義:表示_________做功的快慢程度,對應的是某一時(shí)刻(或某一位置)。
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功與功率PPT，第二部分內容：關(guān)鍵能力·素養形成
一 功的含義和正負判斷
1.做功的兩個(gè)條件:做功的力和物體在力的方向上發(fā)生的位移,兩個(gè)條件缺一不可。
2.決定功大小的因素:由功的公式W=Flcosα可得,功的大小決定于做功的力的大小及受力物體在力的方向上發(fā)生的位移大小,與物體的質(zhì)量大小、物體所處環(huán)境、物體的運動(dòng)狀態(tài)等因素無(wú)關(guān),即力做功具有獨立性。
【思考·討論】
下面三種情境中,人是否對物體做功?(物理觀(guān)念)
(1)舉重運動(dòng)員舉著(zhù)杠鈴不動(dòng)。
(2)一人在水平地面上勻速搬運一盆花。
(3)小孩拉箱子沿水平地面向右運動(dòng)一段位移。
提示:(1)杠鈴沒(méi)有發(fā)生位移,舉杠鈴的力對杠鈴不做功。
(2)搬花盆的力與花盆的位移垂直,人對花盆不做功。
(3)箱子在拉力的方向上發(fā)生了一段位移,拉力對箱子做了功。
【典例示范】
水平路面上有一輛汽車(chē)向左運動(dòng),車(chē)廂內有一個(gè)固定斜面,一個(gè)人坐在斜面上,車(chē)與人始終相對靜止。下列說(shuō)法正確的是( )
A.汽車(chē)勻速行駛時(shí),斜面對人的支持力不做功
B.汽車(chē)減速行駛時(shí),斜面對人的支持力做負功
C.汽車(chē)減速行駛時(shí),斜面對人的摩擦力一定做負功
D.汽車(chē)加速行駛時(shí),斜面對人的摩擦力一定做正功
【解析】選C。人受重力、垂直斜面向上的支持力、摩擦力三個(gè)力的作用,無(wú)論車(chē)做加速、勻速、減速運動(dòng),支持力與速度方向的夾角均小于90°,即支持力均做正功,故A、B錯誤;當車(chē)勻速運動(dòng)時(shí),人受到的合外力等于0,即人受的支持力與摩擦力的合力與人的重力等大反向,則當車(chē)向左做減速運動(dòng)時(shí),支持力與摩擦力的合力向右上方,才可使人的合力水平向右,則可知摩擦力在水平方向的分力一定大于支持力在水平方向的分力,故摩擦力與速度的夾角一定大于90°,即摩擦力做負功,故C正確;同理,當車(chē)向左做加速運動(dòng)時(shí),支持力與摩擦力的合力向左上方,才可使人的合力水平向左,則可知摩擦力有三種情況,第1種情況摩擦力沿斜面向上在水平方向的分力一定小于支持力在水平方向的分力,摩擦力做負功,第2種情況摩擦力為零,摩擦力不做功,第3種情況沿斜面向下,摩擦力做正功,故D錯誤。
【規律方法】判斷力做正、負功的方法
(1)根據力F和物體位移l方向的夾角α判斷——常用于恒力做功的情形。
(2)根據力與物體瞬時(shí)速度方向的夾角θ判斷——常用于曲線(xiàn)運動(dòng)的情形。
【母題追問(wèn)】
1.(多選)在【典例示范】情境中,若車(chē)廂內的斜面改為水平面,人坐在水平面上,車(chē)與人始終相對靜止。則下列說(shuō)法正確的是( )
A.汽車(chē)勻速行駛時(shí),水平面對人的支持力不做功
B.汽車(chē)減速行駛時(shí),水平面對人的支持力做負功
C.汽車(chē)減速行駛時(shí),水平面對人的摩擦力一定做負功
D.汽車(chē)加速行駛時(shí),水平面對人的摩擦力一定做正功
【解析】選A、C、D。當車(chē)勻速行駛時(shí),人受重力、垂直水平面向上的支持力兩個(gè)力的作用,無(wú)論車(chē)做加速、勻速、減速運動(dòng),支持力與速度方向的夾角均等于90°,即支持力均不做功,A正確,B錯誤;當車(chē)減速行駛時(shí),人受重力、垂直水平面向上的支持力和水平向右的摩擦力三個(gè)力的作用,即人受的摩擦力的方向與速度方向相反,摩擦力做負功,C正確;當車(chē)加速行駛時(shí),人受到水平面的摩擦力水平向左,與速度方向相同,摩擦力做正功,D正確。
2.(多選)【典例示范】中的人下車(chē)后進(jìn)入電梯上樓,已知從1樓到20樓的過(guò)程中經(jīng)歷了先加速、后勻速、再減速的運動(dòng)過(guò)程,則電梯對人的支持力的做功情況是( )
A.加速時(shí)做正功,勻速時(shí)不做功,減速時(shí)做負功
B.加速時(shí)做正功,勻速和減速時(shí)做負功
C.加速和勻速時(shí)做正功,減速時(shí)做負功
D.始終做正功
【解析】選D。在加速、勻速、減速的過(guò)程中,支持力與人的位移方向始終相同,所以支持力始終對人做正功,故D正確。
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