1.功与功率
【学习素养·明目标】 物理观念:1.理解功的概念,知道W=Flcos α的适用范围,会用功的公式进行计算.2.理解正、负功的概念,会根据公式计算多个力所做的总功.3.理解功率的概念,了解平均功率和瞬时功率的含义.4.根据功率的定义导出P=Fv,会分析P、F、v三者的关系.
科学思维:1.通过物体的能量转化理解正、负功的意义,学会物理规律与实际问题的结合.2.学会利用对比方法理解平均功率和瞬时功率,会分析机车的启动问题.
一、功和功的公式
1.功的定义
一个物体受到力的作用,并在力的方向上发生了一段位移,我们就说这个力对物体做了功.
2.做功的因素
(1)力;(2)物体在力的方向上发生的位移.
3.功的公式
(1)力F与位移l同向时:W=Fl.
(2)力F与位移l有夹角α时:W=Flcos α,其中F、l、cos α分别表示力的大小、位移的大小、力与位移夹角的余弦.
(3)各物理量的单位:F的单位是N,l的单位是m,W的单位是N·m,即 J.
二、正功、负功、合力的功
1.正功和负功
α的取值
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W的取值
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含义
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α=
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W=0
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力F不做功
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0≤α<
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W>0
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力F对物体做正功
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<α≤π
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W<0
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力F对物体做负功
(或说成物体克服力F做功)
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2.总功的计算
(1)方法一:几个力对物体做的总功等于各个力分别对物体所做功的代数和,即
W总=W1+W2+W3+…+Wn.
(2)方法二:求几个力的总功时,也可以先求这几个力的合力,再应用功的定义式求合力做的功,即为总功.W合=F合·lcos α.
三、功率
1.定义
力对物体所做的功W与完成这些功所用时间t的比值.
2.定义式
P=.
3.单位
在国际单位制中,功率的单位是瓦特,简称瓦,用符号W表示.
4.意义
功率是标量,它是表示物体做功快慢的物理量.
四、功率与速度
1.功率与速度的关系式
P=Fv(F与v方向相同).
2.推导
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,当发动机的功率P一定时,牵引力F与速度v成反比,要增大牵引力,就要减小速度.
1.思考判断(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)有力作用在物体上,并且物体也发生了位移时,力对物体一定做了功. (×)
(2)力对物体不做功,说明物体的位移一定为零. (×)
(3)力F1做功10 J,F2做功-15 J,力F1比F2做功少. (√)
(4)功率越大表示做的功越多. (×)
(5)汽车的功率一定,汽车的速度越大,牵引力就越大. (×)