第6章--功和能的关系.ppt

《第6章--功和能的关系.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第6章功和能的关系6.1功和功率一、功二、功率1．什么是做功例1两人用力推一辆发动机出现故障的小汽车（右图）。车在人的推力作用下发生一段位移，推力对车做了功。一个物体受到力的作用，并在力的方向上发生一段位移，这个力就对物体做了功。例2在平路上，小王提着一桶水走了2m。小李使举起的杠铃在头顶保持静止3s，如左图所示。他们有没有做功？可见，力和物体在力的方向发生的位移，是做功的两个必要的因素。一、功2．功的计算1）力的方向与物体运动的方向一致时，功就等于力的大小和位移大小的乘积。即W=FS功是标量。在国际单位制中，功的单位是焦耳，符号是J。2）力的方向与运动方向不一致时（下图），力对物体

2、做的功，等于力的大小、位移的大小、力和位移的夹角的余弦这三者的乘积。W=FScos3．正功和负功1）当0<90时，cos>0，W>0，力对物体做正功。2）当=90时，cos=0，W=0，力F不做功。3）当90<180时，W<0，力对物体做负功。某力对物体做负功，往往说成“物体克服某力做功”（取绝对值）。这两种说法的意义是等同的。例题1如右上图所示一个质量为m=20kg的木箱，在与水平方向成=37的拉力F=100N的作用下，沿着水平地面移动S=10m。已知木箱与地面间的滑动摩擦力大小为30N，取重力加速度g=10m/s2，求（1）拉力对木箱做的功；（2）木箱

3、克服摩擦力做的功。分析求摩擦力做的功时应注意，摩擦力方向与位移方向夹角为180°，摩擦力做负功（右中图）。解：（1）拉力F做的功Wf=Fscos=100×10×cos37=8×102J（2）摩擦力f做的功Wf=fscos180◦=30×10×(-1)=-3×102J所以，木箱克服摩擦力做功W克=3×102J。二、功率1．功率不同物体做相同的功，利用的时间往往不同，也就是说，做功的快慢程度不相同。物理学中用功率来表示物体做功的快慢。功W与完成这些功所用时间t的比值叫做功率。功率用P来表示，则有：在国际单位制中，功率的单位是瓦特，简称瓦，符号是W，技术上常用千瓦（kW）做功率的单位，

4、1kW=1000W。2．功率与速度如下图所示，汽车在牵引力F作用下做匀速运动。将功的计算公式W=Fs、功率的计算公式P=W/t及v=s/t相结合，可得：P=Fv这就是说，一个力对物体做功的功率，等于这个力与受力物体运动速度的乘积说明（1）当发动机的功率P一定时，牵引力F与速度v成反比。要增大牵引力，就要减小速度；要增大速度，就要减小牵引力。（2）通过减小速度增大牵引力或通过减小牵引力而提高速度，效果都是有限的。要从根本上提高速度和增大牵引力，必须提高发动机的功率。3．额定功率与实际功率额定功率是在正常条件下可以长时间工作的功率。实际输出功率往往小于这个数值。例如，某汽车内燃机的额定功

5、率是97kW，但在平直公路上中速行驶时，发动机实际输出的功率只有20kW左右。在特殊情况下，例如越过障碍时，司机通过加大油门可以使实际输出功率大于额定功率，但这对发动机有害，只能工作很短时间，而且要尽量避免。例题一艘轮船发动机的额定输出功率是1.7×105kW，以最大速度航行时所受的阻力是1.2×107N，求轮船的最大行驶速度分析轮船运动时在水平方向受到牵引力F和阻力f，其中阻力f随着速度的增加而增大。设发动机的输出功率恒为P，由功率、速度关系式F=P/v可知：开始阶段，轮船行驶速度较小，牵引力较大，同时阻力较小，因此合力较大，加速度较大；随着速度的增加，牵引力逐渐减小，阻力逐渐增大

6、，合力逐渐减小，加速度逐渐减小。当牵引力减小到与阻力相等时，加速度变为零，速度达最大。此后，轮船即以最大速度匀速行驶解经分析可知，当轮船以额定功率匀速行驶时，速度为最大。由F－f=0，P=Fv得：V=P/f将P=1.7×105kw，f=1.2×107N代入得：v≈14m/s≈50km/h所以，轮船的最大行驶速度约为50km/h。6.2动能与功一、动能二、动能定理三、动能变化与做功的关系四、动能定理的应用一、动能设一个物体的质量为m，初速度为v1，在与运动方向相同的恒力F的作用下发生一段位移s，速度增加到v2。在这一过程中，力F做的功W=Fs，根据牛顿第二定律有F=ma，而匀加速运动中

7、，由此可得物理学中，把叫做物体的动能，用符号Ek表示，即物体的动能等于它的质量与它的速度二次方乘积的一半。动能是标量。在国际单位制中，动能的单位是J。1J=1kg·m2/s2=1N·m例题我国在1970年发射的第一颗人造地球卫星，质量为173kg，运动速度为7.2km/s，它的动能是多大？解卫星动能Ek==×173×（7.2×103）2J=4.48×109J二、动能定理在得到动能的表达式后，可以写成其中，Ek2表示物体的末动能，Ek1表示物体的初动能力对物