物理 教学课件 作者 王英杰 邹彬 第4章.ppt

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1、物理第4章功一个物体受到力的作用，如果在力的方向上发生一段位移，就称这个力对物体做了功(work)。功由两个因素决定：一个是力，一个是受力物体在力的方向上的位移。具备了这两个因素，就说力对物体做了功，缺少任何一个因素，都不能有功。当力的方向跟物体运动的方向一致时，如图4-1a所示，功等于力的大小和位移大小的乘积，即第一节　功当力的方向跟物体运动的方向有一夹角α时，如图4-1b所示，将力F个分力F1=Fcosα，F2=Fsinα，F2与位移方向垂直，对物体不做功，F1与位移方向一致，这时，力F对物体所做的功为功的单位是由力的单位与位移的单位决定

2、的，在国际单位制中，功的单位是焦耳，国际符号是“J”。正功和负功当0°≤α<90°时，cosα＞0，则W为正值。当α=90°时，cosα=0，则W=0。当90°＜α≤180°时，cosα＜0，则W为负值。力对物体做负功时，我们往往把它描述成物体克服阻力做了功。例如，摩擦力对物体做负功时，我们就可以说物体克服摩擦力做(正)功。例4-1如图4-3所示，物体重98N，在与水平方向成37°向上的拉力作用下沿水平面移动了10m。已知物体与水平面间的动摩擦因数为0.2，拉力的大小为100N(cos37°=0.8，sin37°=0.6)，求:(1)作用在物

3、体上的各力对物体做的总功；(2)合力对物体做的功。已知：G=98NF=100Ns=10mμ=0.2求：(1)W总；(2)W合。解(1)拉力做的功为WF=Fscos37°=100N×10m×0.8=800J摩擦力的大小为f=μN=μ(G-Fsin37°)=0.2×(98N-100N×0.6)=7.6N摩擦力做的功为Wf=fscos180°=-fs=-7.6N×10m=-76J各力对物体做的总功为例4-210.0N的恒力施于图4-4所示中的割草机上，如果手柄跟运动方向所成的角度是30°，当割草机通过90.0ｍ时，做的功是多少？解根据功的定义式W=

4、Fscosθ代入数据W=10.0N×90.0m×cos30°＝779.4Ｊ答当割草机通过90.0m时，做的功约为779.4J。功率功率的定义式为功与完成这个功所用的时间的比值，称为功率(power)。如果物体在力的方向上的速度为v，因P=Wt=Fst，又因st=v所以一般机器上都标有额定功率和输出功率，其中输出功率是指机器对外做功的功率；额定功率是指机器在正常工作时所能达到的最大输出功率。功率的单位是由功和时间的单位决定的，在SI制中，功率的单位是瓦特，简称瓦，国际符号是W。第二节　功　　率例4-3已知列车的额定功率是600kW，列车以v1=

5、5m/s的速度匀速行驶，所受阻力为Ff1=5×103N；在额定功率下列车以最大速度行驶时，所受阻力为Ff2=5×104N，求(1)列车以v1=5m/s的速度匀速行驶时的实际输出功率P1；(2)在额定功率下，列车的最大速度行驶vm。已知：P额定=600kWv1=5m/sFf1=5×103NFf2=5×104N求：(1)P1(2)vm。解(1)列车匀速行驶时，牵引力F1跟阻力Ff1平衡F1=Ff1=5×103N。实际输出功率为P1=F1v1=5×103N×5m/s=2.5×104W(2)F2=Ff2=5×104NP额=F2vmvm=P额F2=6×

6、105W5×104N=12m/s答(1)列车匀速行驶时的实际输出功率2.5×104W，(2)在额定功率下列车的最大行驶速度是12m/s。例4-4电动机带动水泵把水抽到80m高的水池，每秒钟内抽送水的体积为4.0m3。求水泵的功率多大？1h内所做的功是多少？解(1)水的密度ρ是1×103kg／m3，每秒钟抽送的水的质量是m=ρV＝1.0×103kg/m3×4.0m3=4.0×103kg水泵电动机做的功是W=mgh则功率为P=Wt=mght=4×103kg×9.8N/kg×80m1s=3.14×106W(2)1h内做的功是W=Pt=3.14×10

7、6W×3.6×103s＝1.13×1010Ｊ答水泵的功率是3.14×106W；1h内做的功是1.13×1010Ｊ。能量物理学中的能量就是物体具有的做功本领，简称能(energy)。自然界中常见的能有多种形式，如与物体机械运动有关的能量称为机械能(mechanicalenergy)。但能量不能创生也不能消灭，它只能从一种形式转换为另一种形式或从一个物体转移到另一个物体。在宇宙中或在任何孤立的系统中总能量是保持不变的，能量转换和守恒定律是自然界最基本的规律之一。第三节　能　　量动能物体由于运动而具有的能量称为动能(kineticenergy)。根

8、据牛顿第二定律a=Fm又因为2as=v2t-v20联立上述两式得这一关系被称为动能定理(theoremofkineticenergy)。由此我们得到以下结论：运动物