人教版 (2019)必修 第二册第八章 机械能守恒定律1 功与功率课堂教学课件ppt

这是一份人教版 (2019)必修 第二册第八章 机械能守恒定律1 功与功率课堂教学课件ppt，共39页。PPT课件主要包含了问题2，正功和负功，例题1，思考与讨论，例题2，练习与应用等内容，欢迎下载使用。
物理学的任务是发现普遍的自然规律因为这样的规律的最简单的形式之一表现为某种物理量的不变性，所以对于守恒量的寻求不仅是合理的，而且也是极为重要的研究方向 劳厄
起重机竖直提升重物时，重物运动的方向与力的方向一致，则力对物体做的功为力的大小与重物移动距离的乘积。更号遍的情形是物体运动的方向与力的方向不一致，例如马拉雪棍时拉力方向和雪橇运动方向间有一个角度。这时应当怎样计算功呢?
当力尸的方向与运动方向成某一角度时(图8.1-1),
可以把力F分解为两个分力:与位移方向一致的分力 F1与位移方向垂直的分力F2。设物体在力的作用下发生的位移的大小是l，则分力F1 所做的功等于F1 l 。
分力F2的方向与位移的方向垂直，物体在F2的方向上没有发生位移F2所做的功等于0。因此，力F对物体所做的功 W 等于F1 l而F1 =Fcs α ，所以W=Flcs α
这就是说，力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小、力与位移夹角的余弦这三者的乘积。功是标量。在国际单位制中，功的单位是焦耳(jule ),简称焦，符号是J。1J等于1 N的力使物体在力的方向上发生1 m 位移的过程中所做的功，所以 1J=1N×1m=1N·m
例如，物体在水平桌面上运动，重力G 和支持力FN都与位移方向垂直，这两个力都不做功(图8.1-2甲)。
上面我们分析的是物体受一个力时做功的几种情况实际中，物体通常会受多个力的作用。当一个物体在几个力的共同作用下发生一段位移时，这几个力对物体所做的总功，是各个力分别对物体所做功的代数和。可以证明它也就是这几个力的合力对物体所做的功。
一个质量为150 kg 的雪橘，受到与水平方向成37°角斜向上方的拉力，大小为500 N，在水平地面上移动的距离为5 m。地面对雪的阻力为100 N，cs37°= 0.8求各力对雪橇做的总功。
分析 雪橇的运动方向及有关受力情况如图8.1-3所示。拉力尸可以分解为水平方向和坚直方向的两个分力，竖直方向的分力F、支持力F 和重力G与运动方向垂直不做功。
所以各力对雪棍做的总功为拉力的水平分力F,和阻力F所做的功的代数和
解 拉力在水平方向的分力为Fx= Fcs 37°它所做的功为W1=Fxl=Flcs 37°=500 × 5 × 0.8J=2000 J阻力与运动方向相反，两者夹角为 180°它所做的功为W2=F阻lcs 180°=-100 × 5J=-500J力对物体所做的总功为二者的代数和，即W=W 1+W2=(2 000 -500)J=1500J力对雪橇所做的总功是1 500 J
在国际单位制中，功率的单位是瓦特( watt )，简称瓦，符号是W。1 W =1J/s。瓦这个单位比较小，技术上常用干瓦 (kw )作功率的单位，1 kW=1 000 W。力、位移、时间都与功率相联系，这种联系在技术上具有重要意义。
从以上推导过程来看，P=Fv 中的速度，是物体在恒力F作用下的平均速度，所以这里的功率P是指从计时开始到时刻t的平均功率。如果时间间隔非常小，上述平均速度就可以看作瞬时速度，这个关系式也就可以反映瞬时速度与瞬时功率的关系。
从P=Fv可以看出，汽车、火车等交通工具和各种起重机械，当发动机的输出功率P一定时，牵引力F与速度v成反比。你认为应该怎样增大它们的牵引力呢?
发动机输出的功率不能无限制地增大，所以汽车上坡时司机要用“换挡”的办法减小速度，来得到较大的牵引力(图8.1-4)。
不过，在发动机输出功率一定时，通过减小速度提高牵引力或通过减小牵引力而提高速度，效果都是有限的。所以，要提高速度和增大牵引力，必须提高发动机的额定功率，这就是高速火车、汽车和大型舰船需要大功率发动机的原因。
发动机的额定功率是汽车长时间行驶时所能输出的最大功率。某型号汽车发动机的额定功率为60 kW，在水平路面上行驶时受到的阻力是1 800 N，求发动机在额定功率下汽车匀速行驶的速度。假定汽车行驶速度为54 km/h时受到的阻力不变，此时发动机输山的实际功率是多少?
分析 实际功率不一定总等于额定功率，大多数情况下输出的实际功率都比额定功率小，但在需要时，短时间也可以输出更大的功率。题目中说“受到的阻力不变”，表明本题对于较低速度行驶时发动机的输出功率只要求估算。
当汽车以速度v实=54 km/h = 15 m/s行驶时，有P实=Fv实=1800×15 W=27 kW汽车以额定功率匀速行驶时的速度为 120 km/h。汽车以54 km/h 的速度行驶时，发动机输出的实际功率为 27kW。
1.图8.1-5 表示物体在力尸的作用下水平发生了一段位移l，分别计算这三种情形下力F对物体做的功。设这三种情形下力F和位移l的大小都是一样的:F=10 N， l =2m。角θ的大小如图所示.
2.用起重机把质量为2.0 × 103kg的物体匀速地提高了5 m，钢绳的拉力做了多少功?重力做了多少功?这些力做的总功是多少?
3.一位质量为 60 kg 的滑雪运动员从高为10 m的斜坡自由下滑。如果运动员在下滑过程中受到的阻力为 50N，斜坡的倾角为 30°，运动员滑至坡底的过程中，所受的几个力做的功各是多少?这些力做的总功是多少?
5.一台电动机工作时的输出功率是 10kW委用它匀速提升2.7 x 104 kg 的货物，提升的速度将是多大?6.一台抽水机每秒能把30 kg 的水抽到10 m 高的水塔上，这台抽水机输出的功率至少多大?如果保持这一输出功率，半小时内能做多少功?
7.质量为m 的汽车在平直公路上行驶，阻力F保持不变。当它以速度v、加速度a加速前进时，发动机的实际功率正好等于额定功率，从此时开始，发动机始终在额定功率下工作。(1)汽车的加逸度和速度将如何变化?说出理由。(2)如果公路足够长，汽车最后的速度是多大?