新教材2023高中物理第八章机械能守恒定律8.1功与功率课件新人教版必修第二册.ppt

答案:对木箱受力分析,木箱受重力、支持力、摩擦力和推力作用.如图所示.推力F做正功,W1=Fs=100J,摩擦力做负功,W2=-Ffs=-40J,重力做功W3=0,支持力做功W4=0.各力做功的代数和W=W1+W2+W3+W4=60J.2.木箱所受的合力为多少?合力做功为多少?答案:木箱所受的合力为F合=F-Ff=6N,合力做功为W合=F合s=60J.3.各力做功的代数和与合力做功有什么关系?这说明什么?答案:各力做功的代数和与合力所做的功相等,说明这两种方式都可以计算总功.过程建构求总功的两种方法.物体受多个力作用时,计算合力的功(总功)有两种方法:(1)先求物体所受的合力,再根据公式W合=F合lcosα求合力的功.(此法适用于合力恒定的情况)(2)先根据公式W=Flcosα,求每个力做的功W1、W2、…、Wn,再根据W合=W1+W2+…+Wn求合力的功.【典例2】如图所示,利用斜面从货车上卸货,货物的质量m=20kg,斜面倾角α=37°,斜面的长度l=0.5m,货物与斜面间的动摩擦因数μ=0.2,求货物从斜面顶端滑到底端的过程中受到的各个力所做的功以及合力做的功.g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.解析:对货物受力分析如图所示.重力对货物做的功W1=mglsinα=60J.支持力FN对货物做功W2=0.摩擦力Ff对货物做负功W3=μmgcosα·lcos180°=-16J.方法一计算各力做功的代数和合力做的功为W=W1+W2+W3=44J.方法二先计算合力再求合力做的功货物所受的合力F合=mgsinα-Ff=mgsinα-μmgcosα=88N,合力做的功W=F合l,代入数据得W=44J.答案:重力做功60J支持力做功0摩擦力做功-16J合力做功44J求总功的两种方法的选择(1)如果物体处于平衡状态或某一方向受力平衡,或者物体在某一方向上做匀变速直线运动,此时先求合力再求功的方法更简捷.此法仅适用于几个力同时作用于物体上,且合力恒定的情况.(2)如果物体所受的力中有的力不做功,有的力做功且方便求得该力的功时,选择W合=W1+W2+…+Wn更简单方便.此法不仅适用于几个力同时作用的情况,还适用于几个力作用时间有先后的情况.探究三功率的理解与计算问题情境某物体沿位移的方向受恒力F作用,在时间间隔t内发生的位移为l.1.试求时间间隔t内F的功率.平均功率瞬时功率过程建构比较项计算式P=Fv适用条件适用于任何情况下功率的计算适用于力F的方向与速度v的方向相同的情况应用求某个过程中的平均功率若v表示平均速度,则功率P表示平均功率;若v表示瞬时速度,则功率P表示瞬时功率公式理解P一定时,F与v成反比;v一定时,F与P成正比;F一定时,v与P成正比【典例3】如图所示,质量m=3kg的物体,在水平拉力F=6N的作用下,在光滑的水平面上从静止开始运动,经过3s运动了9m.求:(1)力F在3s内对物体所做的功;(2)力F在3s内对物体做功的平均功率;(3)3s末力F对物体做功的瞬时功率.答案:(1)54J(2)18W(3)36W探究四机车启动问题问题情境一辆汽车在平直的公路上从静止开始运动,运动过程中,牵引力F的功率P保持不变,汽车受到的阻力F阻保持不变.1.随着速度v的增大,牵引力F如何变化?加速度如何变化?答案:由P=Fv可知P不变,v增大,F减小,根据牛顿第二定律F-F阻=ma可知加速度a减小,汽车做加速度减小的加速运动.2.汽车的速度能一直增大吗?最终达到何种状态?3.若这辆汽车在平直的公路上从静止开始以加速度a匀加速启动,汽车的额定功率为P额.匀加速直线运动过程中,汽车的实际功率如何变化?汽车能一直做匀加速运动吗?如何求匀加速直线运动的时间?答案:a不变,由F-F阻=ma可知,F不变,由P=Fv可知P随v的增大而增大,当P=P额时,功率不再增大,此后功率保持不变,牵引力开始减小,加速度也减小,所以汽车不能一直做匀加速直线运动.由F-F阻=ma可求得牵引力F的大小,再由P额=Fv求得达到额定功率时的速度,由于这一阶段加速度不变,由v=at求得时间t.过程建构比较项以恒定功率启动以恒定加速度启动P-t图和v-t图OA段过程分析运动性质加速度减小的加速直线运动AB段过程分析运动性质以vm做匀速直线运动加速度减小的加速运动BC段—1.两种启动方式的对比.答案:(1)12m/s1.4m/s2(2)16s分析汽车启动问题时,必须注意三