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时间:2018-11-10
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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=F·Scosα 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
2、“J” 1J=1N·m (1焦耳=1牛·米) 3、公式的适用条件: F可以是某一个力,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α=0° W=F·S·cos0°=F·S (2)力与位移方向相反,即α=180° W=F·S·cos180°=-F·S 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,α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,α的取值范围是:0°≤α≤180°。 6、参考系的选择: 位移与参考系的
3、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α的大小: (1)当0°≤α<90°时,cosα>0,W>0,此时力F对物体做正功,该力称为物体的“动力”。 (2)当α=90°时,cosα=0,w=0,此时力F对物体做零功,或称力对物体不做功。 (3)当90°<α≤180°时,cosα<0,W<0,此时力F对物体做负功,或称物体克服力F做功,该力称为物体的“阻力”。 2、功是标量,只有大小、没有方向。功的正负并不表示功有方向。 (四)合力所做的功等于各分力做功的代数和。
4、 即:W合=W1+W2+… (五)功率的概念: 1、功率是描述做功快慢的物理量。 2、功和完成这些功所用的时间的比值,叫做功率。 3、功率是标量。 (六)功率的公式和单位: 1、定义式: (其中W代表功,t代表做功所用的时间,P代表功率) 2、功率的单位: (1)在国际单位制中,功率的单位是瓦特,简称“瓦”,符号“W” 1W=1J/S(1瓦=1焦/秒) (2)千瓦:符号“kw”1kw=1000w(1千瓦=1000瓦) (七)平均功率与瞬时功率 1、平均功率: 其中是物体在t时间内的平均速度,α是F与之间的夹角。 2、瞬时功率: P=Fvcosα(当
5、Δt→0时,为瞬时速度) 其中v是物体在某一时刻的瞬时速度,α是F与v之间的夹角。 3、说明: 如果作用于物体上的力为恒力,且物体以速度v做匀速直线运动,则力对物体做功的功率保持不变。在这种情况下,任意一段时间内的平均功率与任一瞬间的瞬时功率都是相同的。 (八)额定功率与实际功率 1、额定功率:机械在正常工作时所允许的最大功率。 2、实际功率:机械在实际工作时的功率 3、机械正常工作的条件:P实≤P额 (九)汽车运行问题 1、在汽车运行问题中,牵引力F和速度v通常方向是一致的,因此其瞬时功率的表达式可以写作:P=F·v。 2、在功率恒定的情况下,牵引力与瞬时速度v
6、成反比。即有较大的牵引力,就必须有较小的速度,用较小的牵引力,就一定有较大的速度。 3、汽车的两种启动方式:(设汽车所受的阻力恒为f,同F在一条直线上) (1)以恒定功率P0启动: 汽车刚开动时,行驶速度v较小,由于P0=F·v是恒定的,所以牵引力F较大。F>f,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
7、以简单地表示成: v小,F大,a大v↑F↓ΣF=F-f↓a↓v↑F↓……F=fvm (2)以恒定牵引力F0(F0>f)启动: 汽车刚开动时,行驶速度v较小,P实
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