《功与功率》机械能守恒定律PPT
第一部分内容：必备知识·素养奠基
一、功
1.公式:W=Flcosα。
(1)α是_________方向之间的夹角,l为物体_________的位移。
(2)该公式适用于_____做功。
(3)功是_____(选填“标量”或“矢量”)。
(4)功是一个_____(选填“过程”或“状态”)量。
(5)单位:_________。符号是J。
2.正功和负功:用线将相应知识连接起来。
二、功率
【思考】 起重机甲在60 s内把1吨的货物匀速提高了5 m,另一台起重机乙在30 s内把1吨的货物匀速提高了5 m。哪一台起重机做功快?如何比较它们做功的快慢?
提示:起重机乙做功快,做的功相同,用时少的做功快。
1.定义:功W与完成这些功所用时间t的_____叫作功率。
2.定义式:P= ___。
3.单位:_____(瓦),符号是__。
4.功率是___量。
5.物理意义:是表示做功_____的物理量。
6.额定功率与实际功率:
(1)额定功率:发动机正常工作时输出的_____功率。
实际功率:发动机实际工作时输出的功率。
(2)为了保证机械的安全,工作时尽量使_______。
三、功率与速度
【思考】汽车上坡时,司机为什么要换低挡来减小速度?
提示:根据公式P=Fv可知,汽车上坡时,功率不变, 为获得较大的牵引力,需换低挡来减小速度。
1.关系:当一个力与运动方向在同一直线上时,这个力对物体做功的功率等于这个力与_____的乘积。
2.关系式:P=Fv。
(1)若v是物体的平均速度,则P=Fv为对应时间t内的________。
(2)若v是瞬时速度,则P表示该时刻的_________。
3.应用:从P=Fv可以看出,汽车、火车等交通工具,当发动机的功率P一定时,牵引力F与速度成_____,要增大牵引力,就要减小速度。
4.平均功率与瞬时功率:
(1)平均功率。
①大小:某一段时间t内功率的平均值。
②意义:表示_________内做功的平均快慢程度,对应的是一段时间(或过程)。
(2)瞬时功率。
①大小:某一时刻功率的瞬时值,能精确地描述做功的快慢。
②意义:表示_________做功的快慢程度,对应的是某一时刻(或某一位置)。
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功与功率PPT，第二部分内容：关键能力·素养形成
一 功的含义和正负判断
1.做功的两个条件:做功的力和物体在力的方向上发生的位移,两个条件缺一不可。
2.决定功大小的因素:由功的公式W=Flcosα可得,功的大小决定于做功的力的大小及受力物体在力的方向上发生的位移大小,与物体的质量大小、物体所处环境、物体的运动状态等因素无关,即力做功具有独立性。
【思考·讨论】
下面三种情境中,人是否对物体做功?(物理观念)
(1)举重运动员举着杠铃不动。
(2)一人在水平地面上匀速搬运一盆花。
(3)小孩拉箱子沿水平地面向右运动一段位移。
提示:(1)杠铃没有发生位移,举杠铃的力对杠铃不做功。
(2)搬花盆的力与花盆的位移垂直,人对花盆不做功。
(3)箱子在拉力的方向上发生了一段位移,拉力对箱子做了功。
【典例示范】
水平路面上有一辆汽车向左运动,车厢内有一个固定斜面,一个人坐在斜面上,车与人始终相对静止。下列说法正确的是( )
A.汽车匀速行驶时,斜面对人的支持力不做功
B.汽车减速行驶时,斜面对人的支持力做负功
C.汽车减速行驶时,斜面对人的摩擦力一定做负功
D.汽车加速行驶时,斜面对人的摩擦力一定做正功
【解析】选C。人受重力、垂直斜面向上的支持力、摩擦力三个力的作用,无论车做加速、匀速、减速运动,支持力与速度方向的夹角均小于90°,即支持力均做正功,故A、B错误;当车匀速运动时,人受到的合外力等于0,即人受的支持力与摩擦力的合力与人的重力等大反向,则当车向左做减速运动时,支持力与摩擦力的合力向右上方,才可使人的合力水平向右,则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,故摩擦力与速度的夹角一定大于90°,即摩擦力做负功,故C正确;同理,当车向左做加速运动时,支持力与摩擦力的合力向左上方,才可使人的合力水平向左,则可知摩擦力有三种情况,第1种情况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,摩擦力做负功,第2种情况摩擦力为零,摩擦力不做功,第3种情况沿斜面向下,摩擦力做正功,故D错误。
【规律方法】判断力做正、负功的方法
(1)根据力F和物体位移l方向的夹角α判断——常用于恒力做功的情形。
(2)根据力与物体瞬时速度方向的夹角θ判断——常用于曲线运动的情形。
【母题追问】
1.(多选)在【典例示范】情境中,若车厢内的斜面改为水平面,人坐在水平面上,车与人始终相对静止。则下列说法正确的是( )
A.汽车匀速行驶时,水平面对人的支持力不做功
B.汽车减速行驶时,水平面对人的支持力做负功
C.汽车减速行驶时,水平面对人的摩擦力一定做负功
D.汽车加速行驶时,水平面对人的摩擦力一定做正功
【解析】选A、C、D。当车匀速行驶时,人受重力、垂直水平面向上的支持力两个力的作用,无论车做加速、匀速、减速运动,支持力与速度方向的夹角均等于90°,即支持力均不做功,A正确,B错误;当车减速行驶时,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个力的作用,即人受的摩擦力的方向与速度方向相反,摩擦力做负功,C正确;当车加速行驶时,人受到水平面的摩擦力水平向左,与速度方向相同,摩擦力做正功,D正确。
2.(多选)【典例示范】中的人下车后进入电梯上楼,已知从1楼到20楼的过程中经历了先加速、后匀速、再减速的运动过程,则电梯对人的支持力的做功情况是( )
A.加速时做正功,匀速时不做功,减速时做负功
B.加速时做正功,匀速和减速时做负功
C.加速和匀速时做正功,减速时做负功
D.始终做正功
【解析】选D。在加速、匀速、减速的过程中,支持力与人的位移方向始终相同,所以支持力始终对人做正功,故D正确。
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