2019 2020新教材高中物理第八章机械能守恒定律1功与功率学案新人教版必修第二册

功与功率 核心素养目标 物理观念α 的取值π 理解功和功率，明确正功和负功的含义，能正确区分平均功率和瞬时功率。 W 含义 的取值 科学思维 α＝2π α＜0≤2 WFvPPFlWα进行有关计算，分析计算总功＝会应用公式＝、cos 、＝t 的方法，体会由平均功率到瞬时功率的极限思想。FW 不做功 ＝0力W F对物体做正功 力＞0 科学态度与责任 通过功、功率概念的建立过程，认识到物理学对能量的研究是一个探 究的过程，体会引入功的物理意义及守恒思想在物理研究中的作用。 知识点一 功 [观图助学] 1 仔细观察上面四种情景，人是否对物体做功？ 1.做功的两个因素2 WFlα 2.公式cos ＝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。 3.单位：国际单位制中，功的单位是焦耳，符号是J。 1 J＝1 N×1 m＝1 N·m。 初中学过的知识 (1)力学里所说的功包括两个要素：一是作用在物体上的力；二是物体在力的方向上通过的距离。 (2)力不做功的三种情况 3 4 劳而无功 F≠0??→没有做功。分析： ?l0＝??知识点二 正功和负功 1.正功和负功 πW FF α做功或说成物体克服力力) 对物体做负功(＜0≤π＜2 2.总功的计算方法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WWWW。＋ 分别对物体所做功的代数和。即＋…＋＝n21 [思考判断] (1)凡是发生了位移的物体，一定有力对物体做功。(×) (2)力是矢量，位移是矢量，所以功也是矢量。(×) (3)功有正、负之分，若某个力对物体做负功，表明这个力对该物体的运动起阻碍作用。(√) (4)若某一个力对物体不做功，说明该物体一定没有位移。(×) FFFF做功少。(√) 比15 J，做功(5)力10 J做功－，力21215 知识点三功率[观图助学] 6 人和收割机可以做相同的功，但做功快慢一样吗？ 1.功率 t这段时间内，力(1)定义：在物理学中，做功的快慢用功率表示。如果从开始计时到时刻 WWt之比叫作功率。，则功 做的功为与完成这些功所用时间WPP 。表示功率(2)公式：(＝) t 。技术上＝1 J/s(3)单位：在国际单位制中，功率的单位是瓦特，简称瓦，符号是W。1 W 。作功率的单位，1 kW＝1__000 W常用千瓦(kW) 功率与速度2.P＝(1)一个沿着物体位移方向的力对物体做功的功率，等于这个力与物体速度的乘积，即Fv。 vPFvvPFv表示瞬时功率。＝表示平均功率；若是瞬时速度，(2)若 是平均速度，＝(3)应用：由功率与速度关系式知，汽车、火车等交通工具和各种起重机械，当发动机的功PFv成反比，要增大牵引力，就要减小速度。一定时，牵引力 率与速度 [思考判断] (1)一个力对物体做功的功率，不一定等于这个力与受力物体运动速度的乘积。(√) (2)汽车的功率一定，汽车的速度越大，牵引力就越大。(×) (3)汽车在高速公路上行驶，功率的大小与速度的大小无关。(×) 7 , 汽车的速度越大，牵引力的功率也越大。(×)(4) 汽车上坡时，司机将发动机的速度挡位调低，速度减小，牵引力增大，只要牵引力足够，汽车便可顺利上坡。 8 F是牵引力，并非合汽车发动机的功率是指牵引力的功率，而不是指合外力或阻力的功率，力。 9 核心要点一 对功的理解与正、负功的判断 [问题探究] 如图所示，拖着旧橡胶轮胎跑是身体耐力训练的一种有效方法。如果某受训者拖着轮胎在水平直道上跑了100 m，在此过程中 (1)轮胎受几个力的作用？ (2)轮胎所受力是否对轮胎做功？如果做功，做正功还是负功？ 答案 (1)轮胎受四个力的作用，如图所示，重力、拉力、支持力和摩擦力。 10 (2)轮胎受到的拉力对轮胎做正功； 轮胎受到地面的摩擦力对轮胎做了负功； 轮胎受到的重力对轮胎不做功； 轮胎受到地面的支持力对轮胎不做功。 [探究归纳] 1.做功有两个条件：力和物体在力的方向上发生的位移，两个条件对于功而言，缺一不可。 2.力做正功还是负功的判断方法 Flααα＞90°，力做负功。的夹角＜90°，力做正功，(1)看力：与位移 Fvααα＞90°，力做负功。：(2)看力与速度 的夹角＜90°，力做正功，(3)看速率增大还是减小，若在力作用下速率增大，此力做正功，反之做负功。 3.功的正负的意义 项目 选项 动力学角度/N 力的大小 若某力对物体做正功， 正功来说是动力 向上加速时摩擦力水平向右，与位移夹角始终为锐角，此时摩擦力做正功A B因为人的高度升高，故重力一直做负功 ① 功/J 则这个力对物体 若某力对物体做负功， 负功上升过程中支持力竖直向上，与位移的夹角始终为锐角，故支持力一直做 C 则这个力对物体 来说是阻力 正功 ② 能量角若某力对物体做正功则外界向物体提供量，即受力物体获得了能若物体克服外力做功则物体要消耗自身能量，即物体失去了能 11 ①②都是效果力] 试题案例[mθ的人站在电梯角，质量为)例1] (多选如图所示，某商场的电动扶梯坡面与水平面成[最后匀减速上达到规定的速度后匀速上升，上，并始终随电梯一起从静止开始匀加速上升，FFG表示人受到的摩升直到停止。若用表示人受到的支持力，用表示人受到的重力，用fN) ( 擦力，则下列说法中正确的是 F 一直做负功A.上升过程中，fG 一直做负功B.上升过程中，F C.上升过程中，一直做正功NF 上升过程中，一直做正功D.f 解题关键：受力分析，确定力与物体位移的夹角大小。 解析 过程分结√12 减速上升过程中，人受到的摩擦力水平向左，与位移夹角为钝角，故摩擦 D× 力做负功BC 答案 滑板运动是青少年喜爱的一项运动，一块滑板由板面、滑板支架和四个轮子针对训练1] [若练习者的脚受到的摩擦力一位练习者踩着滑板在水平地面上向右减速滑行，等部分组成。FF) ，脚对滑板的摩擦力为 ，下列说法正确的是( 为f2f1 FF A.做负功做正功，f2f1FF B.做正功做负功，f2f1FF 、均做正功C.f2f1FF 、D.因为是静摩擦力，都不做功f2f1人和滑板一起向右运动，由题意可知脚受到的摩擦力向左，滑板受到脚的摩擦力向右，解析 B根据力与位移的方向关系可知，脚受到的摩擦力做负功，脚对滑板的摩擦力做正功，选项 错误。、D、正确，ACB 答案 易错提醒正功表示做功的力对物体的运动是动力，负并不表示方向，也不表示功的大小。功的正、(1) 负功表示做功的力对物体的运动是阻力。13 (2)一个力对物体做负功