高中物理功和功率.doc
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1、学习重点:1、功的概念2、功的两个不可缺少的要素3、机械功的计算公式4、功率的概念及其物理意义知识要点:(一)功的概念1、定义:如果一个物体受到力的作用,并且在力的方向上发生了一段位移,物理学中就说力对物体做了功。2、做功的两个不可缺少的要素:力和物体在力的方向上发生的位移。(分析一个力是否做功,关键是要看物体在力的方向上是否有位移)(二)功的公式和单位1、公式:W=FScos即:力对物体所做的功,等于力的大小、位移的大小、力和位移夹角的余弦三者的乘积。 2、功的单位:在国际单位制中功的单位是“焦耳”,简称“焦”,符号“J”1J=1Nm (1焦耳=1牛米)3、公式的适用条件:F可以是某一个力,
2、也可以是几个力的合力,但F必须为恒力,即大小和方向都不变的力。4、两种特殊情况:(从A运动到B)(1)力与位移方向相同,即=0W=FScos0=FS (2)力与位移方向相反,即=180W=FScos180=-FS 5、公式中各字母的正负取值限制:F和S分别指“力的大小”和“位移的大小”即公式中的F和S恒取正值,指力和位移之间的夹角,也就是力的方向和位移的方向之间的夹角,的取值范围是:0180。6、参考系的选择:位移与参考系的选取有关,所以功也与参考系的选取有关。在中学范围内,计算时一律取地面或相对于地面静止的物体作为参考系。(三)正功与负功1、功的正负完全取决于的大小:(1)当00,W0,此时
3、力F对物体做正功,该力称为物体的“动力”。(2)当=90时,cos=0,w=0,此时力F对物体做零功,或称力对物体不做功。(3)当90180时,cos0,Wf,则汽车做加速运动。随着速度v的增大,由P0=Fv可知,F逐渐减小,所以汽车的加速度逐渐减小,汽车做加速度逐渐减小的加速运动,当F减小至与f相等时,即F=f,汽车的速度达到最大,vm,此后汽车以速度vm做匀速直线运动。特别地,如果汽车以额定功率P额启动、运行,由上面的分析可知,汽车所能达到的最大速度就是 这个过程可以简单地表示成:v小,F大,a大vFF=F-favFF=fvm(2)以恒定牵引力F0(F0f)启动:汽车刚开动时,行驶速度v较
4、小,P实P额,由于F=F0-f是恒定的,所以加速度a也是恒定的,汽车做匀加速直线运动,随着v的增大,汽车的实际功率P实=F0v逐渐增大,当P实=P额时,安全运行的要求使得此后汽车的牵引力必须减小,则加速度a逐渐减小,汽车开始做加速度逐渐减小的加速运动,当F=f时,汽车的速度达到最大,vm ,此后汽车以vm做匀速直线运动。这个过程可以简单地表示成:F0不变,v小,P实=F0vP额,F=F0-f不变a不变vP实P实=P额,vFF=F-favFF=fvm(3)两种启动方式的v-t图线如下图所示: 以恒定功率启动 以恒定牵引力启动 典型例题:例1、一个质量m=1kg的物体,受到与斜面平行向上的拉力F=
5、10N,沿斜面向上做匀速直线运动,从斜面底端运动到斜面顶端,已知斜面的倾角为370,高为H=3m,求各力对物体所做的功,以及各力对物体所做的总功。(g取10m/s2)分析:物体从斜面底端匀速滑至顶端,由此可见物体所受到的合外力为零。这是本题的一个突破口,对物体进行受力分析,然后通过所给的F的大小,以及质量的大小,推导出其它各力的大小,在确定了物体所受各力的大小之后,应确定各力与物体位移之间的夹角,再根据求功的公式进行计算。 求合力对物体做的功,可以直接将合力、位移、合力与位移的夹角代入公式计算,也可以求各分力做的功,合力功等于分力功的代数和。两种方法都可以,在本题中由于合外力为零,因此可直接由
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