2013沪科版必修2《研究功与功率》word学案

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1、【课题】3.3研究功与功率【学习目标】1、理解功的两个必要因素。理解功的计算公式。2、理解功的物理意义及正功、负功的物理意义3、知道功的原理。理解什么是有用功、额外功和总功。理解什么是机械效率。4、理解功率概念和计算公式，并应用解决机车牵引力问题。【学习重点】1．理解功的两个必要因素。理解功的计算公式。2．理解功的物理意义及正功、负功的物理意义3．理解功率概念和计算公式，学习解决机车牵引力问题。【学习难点】1．理解功的物理意义及正功、负功的物理意义2．理解功率概念和计算公式，学习解决机车牵引力问题。【基本知识点】一

2、、功的概念的探究1．我们已经知道：在力的作用下，使物体沿力的方向发生位移，我们就说力对物体做了功。所以力对物体做功有两个必要条件；一是有力作用在物体上；二是物体在力的方向上要发生位移。2．功的计算公式：（1）如果力的方向与物体的位移方向相同，我们已经会计算做功的值。公式是，其含义是力的大小与位移大小的乘积。F2F1a2F1s（2）如果力F的方向与物体的位移s方向夹a角，做功的值应如何计算？方法探究：我们利用力的分解和已有知识来解决这个问题。推导探究：如图物体在力F作用下，从位置1移至位置2，发生位移s，F与s夹a角

3、。我们把F分解在沿位移s的方向和垂直于位移s的方向上。得到分力F1和F2，根据合力的概念可以知道：合力做的功应该等于两个分力做功的代数和。设分力做功分别为W1、W2，所以有显然有W1=F1s=Fcosa·s，W2=0（F2与s垂直，根据做功的概念可知F2不做功）所以（3）我们就把公式作为较为普遍的功的计算公式。其中F、s、α确切的分别是：F：力的大小。s：位移的大小。a：力和位移方向的夹角。（4）公式表述：力对物体做的功，等于力的大小、位移的大小、力与位移夹角的余弦这三者的乘积。（5）功是个标量，没有方向。在国际单

4、位制中，功的单位是焦耳，国际符号J。3．讨论：（1）若a=0，则W=Fs，且W>0，因为cosa=1。这正是我们初中学过的公式。（2）若00，因为cosa>0。（3）若a=，W=0，因为cosa=0。即F不做功。（4）若

5、体动能的变化，即末动能减初动能。若W=0则Ek2－Ek1=0，即Ek2=Ek1，含义是物体动能不变。若W>0则Ek2－Ek1>0，即Ek2>Ek1，含义是物体动能增大。若W<0则Ek2－Ek1<0，即Ek2

6、可以这样理解：力对物体做正功，就意味着这个力是动力。做功的过程把其他形式能转化为动能，而且做多少功动能就增加多少；力对物体做负功，就意味着这个力是阻力。做功的过程把动能转化为其他形式能，而且做多少负功，动能就减少多少；还可以得到结论：功是能量转化的标志和量度。三、功的原理与做功的效率1．功的原理的基本内容是：使用任何机械都不省功。2．用用功和无用功：在使用机械做功时，对人们有用的功叫用用功，对人们没用的但又不得不做的功叫无用功。做功过程中，可能既有用用功，也有无用功，把用用功与无用功之和成为总功。3．机械效率：把用

7、用功和总功的比值叫机械效率，通常用百分数来表示。公式为η＝使用任何机械都不可避免地要做无用功，因此，有用功总小于总功，机械效率总小于1。四、研究功率1．物理意义：功率是表示力或机械做功快慢的物理量。2．定义：功W跟做这些功所用时间t的比值叫功率。公式是。在国际单位制中，功率的主单位是瓦特，简称瓦，国际符号W；1W＝1J/s，常用单位还有千瓦（kW）。3．力、速度跟功率之间的关系：公式推导：设力F为恒力，且与位移方向（也就是速度方向）夹角a不变，则所以意义理解：对恒力、匀速运动的情况而言，此式对某过程成立，瞬时也成立

8、。如果是变力或变速运动，则上式只具有瞬时意义：即在任何一个时刻上式都成立，P代表瞬时功率F和v表示该时刻的力的大小、速度的大小，a表示这时力F与速度v的夹角。在实际中非常有用的一个公式：牵引力总是与机车运动的方向相同，所以牵引力做功的功率与牵引力、机车速度之间的关系为：如果牵引力是恒力，机车做匀速运动，此式对某过程成立，瞬时也成立。如果牵引力是变力，机车做变