《高一物理机械能》PPT课件

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1、第五讲机械能第一部分功、功率一、功1．做功的两个要素：力和物体在力的方向上发生了位移．2．公式：w＝Fscosα．α代表力的方向和位移方向的夹角．3．功是标量，只有大小，没有方向，但有正负．(1)当0o≤α<90o时w>0，力对物体做正功。(2)当90o<α≤180o时w<0，力对物体做负功。也称物体克服这个力做了功。(3)当α＝90o，w＝0，力对物体不做功“正功”、“负功”的物理意义是什么?二、功的计算方法1．恒力的功：直接用w＝FScosα计算，两种思路：一种是力“F”乘以物体在力的方向上发生的位移“sco

2、sα”；另一种是在位移s方向上的力“Fcosα”乘以位移s2．变力的功(1)用动能定理、功能关系(功是能量转化的量度)求解①当力的大小不变，而方向始终与运动方向相同或相反时，这类力的功等于力和路程(不是位移)的乘积，如滑动摩擦力、空气阻力做功．(2)将变力的功变为恒力的功例1、在水平面上,有一弯曲的槽道,槽道由半径分别为R/2和R的两个半圆构成.如图所示.现用大小恒为F的拉力将一光滑小球从A点洞槽道拉至B点,若拉力F的方向时刻与运动小球的方向一致,则此过程中拉力做的功为多少?②当力的方向不变，大小随位移作线性变化

3、时，可先求出力对位移的平均值，再由计算。③通过相关连点的联系将变力做功转化为恒力做功。例2、人在A点拉着绳通过一定滑轮吊起质量m＝50kg的物体，如图所示，开始时绳与水平方向夹角为60o，当人匀速提起重物由A点沿水平方向运动s＝2m而到达B点，此时绳与水平方向成30o角，求人对绳的拉力做了多少功?人对绳的拉力方向时刻变化，而已知的位移s是人沿水平方向走的距离，因此不能利用w＝Fscosα直接求拉力的功，但人对绳的拉力的功与绳对物体的拉力的功是相等的，而绳对物体的拉力是恒力。设滑轮距人手的高度为h，则h(cot30

4、o－cot60o)＝s①人由A走到B的过程中，重物G上升的高度Δh等于滑轮右侧绳子增加的长度，即②人对绳子做的功为w＝G△h③由①②③式代入数据可得w＝732J想一想：若人由A以速度v匀速运动B，人对绳做的功还是732J吗?(3)作出变力F随位移s变化的图象，图象与位移轴所夹的“面积”即为变力所做的功．想一想：v－t图线F－t图线F－s图线与横轴所夹面积的物理意义是什么?(4)当某力做功的功率P一定时，可用w＝Pt求功。3．合外力的功方法：先求合外力F合再用w合＝F合scosα求解．方法二：先求各外力的功w1、w

5、2…再用w合＝w1+w2+……方法三：用动能定理：W合＝Ek2-Ek1求解．三、作用力与反作用力做功的关系作用力与反作用力虽然等大、反向，但由于它们作用的对象不同，故位移关系不能确定．因此，作用力做功时，反作用力可能做功，可能不做功，可能做正功，也可能做负功。作用力与反作用力的功没有必然的联系。四、功率1、定义：功跟完成这些功所用时间的比值叫功率．2、公式：(1)P＝w/t定义式。求的是平均功率(2)P=Fvcosα，α为F与v的夹角若v是平均速度，则P为平均功率若v是瞬间速度，则P为瞬时功率例3、在离地面5m高

6、处以10m／s的水平初速度抛出一个质量1kg的物体，则(1)从抛出到落地全过程中重力的平均功率是多少?(2)物体落地时，重力的即时功率是多少?(不计空气阻力，g取10m／s2)3、机车的起动问题机车之类的交通工具靠发动机对外做功。发动机的额定功率认为是其正常工作时的最大输出功率。正常工作时输出功率在0～P0(额定功率)之间点拔：对机车来说，牵引力F和v共线，故有P=Fv。①当F一定时，P与速度v成正比；②当P一定时，降低速度可以增大牵引力。所以当机械以恒力牵引时，速度越大、机械功率越大，但不得超过机械的额定功率。

7、当机械以恒定的功率运行时，要增大牵引力，只有降低运动速度。(1)在额定功率下启动：机车以恒定功率启动，若运动过程中所受阻力Ff不变，则v－t图象，如图所示．这一动态过程可用如下方框图表示：(2)以恒定加速度a启动，其整个启动过程的v－t图象如图所示．这一动态过程可用如下方框图表示：例4、质量m＝4×103kg的汽车从静止开始匀加速驶上倾角为α的斜坡，其中sinα＝0.1，a＝1m/s2，当汽车达到该车额定功率P＝90kW后即恒功率继续行驶，汽车受到的摩擦阻力为车重的0.05倍。求：(1)汽车做匀加速运动的时间是多

8、少?(2)若斜坡长115.5m，且汽车达坡顶之前已达到最大速度，求汽车由坡底到坡顶的总时间。解析：(1)汽车在斜坡上运动的速度一时间图象如图所示．设汽车在斜坡上做匀加速运动时间为t1，在斜坡上运动的总时间为t2，由牛顿第二定律得F1-Ff-mgsina=ma①④（2）汽车匀加速的位移为⑤汽车在斜坡上行驶的最大速度对汽车由t1到t2时刻应用功能定理：将④⑤⑥等数据代入⑦得t