《功與功率》機(jī)械能守恒定律PPT優(yōu)質(zhì)課件
第一部分內(nèi)容：核心素養(yǎng)目標(biāo)
物理觀念
理解功和功率，明確正功和負(fù)功的含義，能正確區(qū)分平均功率和瞬時(shí)功率。
科學(xué)思維
會應(yīng)用公式W＝Flcos α、P＝、P＝Fv進(jìn)行有關(guān)計(jì)算，分析計(jì)算總功的方法，體會由平均功率到瞬時(shí)功率的極限思想。
科學(xué)態(tài)度與責(zé)任
通過功、功率概念的建立過程，認(rèn)識到物理學(xué)對能量的研究是一個(gè)探究的過程，體會引入功的物理意義及守恒思想在物理研究中的作用。
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功與功率PPT，第二部分內(nèi)容：課前學(xué)習(xí)
知識點(diǎn)一 功
1.做功的兩個(gè)因素
仔細(xì)觀察上面四種情景，人是否對物體做功？
2.公式W＝Flcos α
力對物體所做的功，等于力的大小、位移的大小、力與位移夾角的余弦這三者的乘積。
3.單位：國際單位制中，功的單位是_______，符號是_____。
1 J＝1 N×1 m＝1 N·m。
初中學(xué)過的知識
(1)力學(xué)里所說的功包括兩個(gè)要素：一是作用在物體上的力；二是物體在力的方向上通過的距離。
(2)力不做功的三種情況
知識點(diǎn)二 正功和負(fù)功
1.正功和負(fù)功
2.總功的計(jì)算方法
當(dāng)一個(gè)物體在幾個(gè)力的共同作用下發(fā)生一段位移時(shí)，這幾個(gè)力對物體所做的總功，是各個(gè)力分別對物體所做功的________。即W＝____________________。
[思考判斷]
(1)凡是發(fā)生了位移的物體，一定有力對物體做功。( )
(2)力是矢量，位移是矢量，所以功也是矢量。( )
(3)功有正、負(fù)之分，若某個(gè)力對物體做負(fù)功，表明這個(gè)力對該物體的運(yùn)動起阻礙作用。( )
(4)若某一個(gè)力對物體不做功，說明該物體一定沒有位移。( )
(5)力F1做功10 J，F(xiàn)2做功－15 J，力F1比F2做功少。( )
知識點(diǎn)三 功 率
[觀圖助學(xué)]
人和收割機(jī)可以做相同的功，但做功快慢一樣嗎？
1.功率
(1)定義：在物理學(xué)中，做功的________用功率表示。如果從開始計(jì)時(shí)到時(shí)刻t這段時(shí)間內(nèi)，力做的功為W，則功W與完成這些功所用時(shí)間t之比叫作功率。
(2)公式：P＝_____ (P表示功率)。
(3)單位：在國際單位制中，功率的單位是__________，簡稱瓦，符號是_____。1 W＝_____ J/s。技術(shù)上常用千瓦(kW)作功率的單位，1 kW＝________ W。
2.功率與速度
(1)一個(gè)沿著物體位移方向的力對物體做功的功率，等于這個(gè)力與物體速度的乘積，即P＝_____。
(2)若v是平均速度，P＝Fv表示平均功率；若v是瞬時(shí)速度，P＝Fv表示瞬時(shí)功率。
(3)應(yīng)用：由功率與速度關(guān)系式知，汽車、火車等交通工具和各種起重機(jī)械，當(dāng)發(fā)動機(jī)的功率P一定時(shí)，牽引力F與速度v成________，要增大牽引力，就要________速度。
[思考判斷]
(1)一個(gè)力對物體做功的功率，不一定等于這個(gè)力與受力物體運(yùn)動速度的乘積。( )
(2)汽車的功率一定，汽車的速度越大，牽引力就越大。( )
(3)汽車在高速公路上行駛，功率的大小與速度的大小無關(guān)。( )
(4)汽車的速度越大，牽引力的功率也越大。( )
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功與功率PPT，第三部分內(nèi)容：核心探究
核心要點(diǎn)一 對功的理解與正、負(fù)功的判斷
[問題探究]
如圖所示，拖著舊橡膠輪胎跑是身體耐力訓(xùn)練的一種有效方法。如果某受訓(xùn)者拖著輪胎在水平直道上跑了100 m，在此過程中
(1)輪胎受幾個(gè)力的作用？
(2)輪胎所受力是否對輪胎做功？如果做功，做正功還是負(fù)功？
[探究歸納]
1.做功有兩個(gè)條件：力和物體在力的方向上發(fā)生的位移，兩個(gè)條件對于功而言，缺一不可。
2.力做正功還是負(fù)功的判斷方法
(1)看力F與位移l的夾角α：α＜90°，力做正功，α＞90°，力做負(fù)功。
(2)看力F與速度v的夾角α：α＜90°，力做正功，α＞90°，力做負(fù)功。
(3)看速率增大還是減小，若在力作用下速率增大，此力做正功，反之做負(fù)功。
3.功的正負(fù)的意義
[試題案例]
[例1] (多選)如圖所示，某商場的電動扶梯坡面與水平面成θ角，質(zhì)量為m的人站在電梯上，并始終隨電梯一起從靜止開始勻加速上升，達(dá)到規(guī)定的速度后勻速上升，最后勻減速上升直到停止。若用G表示人受到的重力，用FN表示人受到的支持力，用Ff表示人受到的摩擦力，則下列說法中正確的是( )
A.上升過程中，F(xiàn)f一直做負(fù)功
B.上升過程中，G一直做負(fù)功
C.上升過程中，F(xiàn)N一直做正功
D.上升過程中，F(xiàn)f一直做正功
[針對訓(xùn)練1] 滑板運(yùn)動是青少年喜愛的一項(xiàng)運(yùn)動，一塊滑板由板面、滑板支架和四個(gè)輪子等部分組成。一位練習(xí)者踩著滑板在水平地面上向右減速滑行，若練習(xí)者的腳受到的摩擦力為Ff1，腳對滑板的摩擦力為Ff2，下列說法正確的是( )
A.Ff1做正功，F(xiàn)f2做負(fù)功
B.Ff1做負(fù)功，F(xiàn)f2做正功
C.Ff1、Ff2均做正功
D.因?yàn)槭庆o摩擦力，F(xiàn)f1、Ff2都不做功
核心要點(diǎn)二 功的計(jì)算
[問題探究]
如圖所示，質(zhì)量為70 kg的滑雪運(yùn)動員沿傾角為30°的斜坡滑下，已知斜坡表面與滑雪運(yùn)動員的滑雪板之間的動摩擦因數(shù)為0.05，g＝10 m/s2。試求運(yùn)動員在下滑5 m的過程中，作用在運(yùn)動員身上的重力、支持力和摩擦力所做的功，以及合力所做的功，填入下表。并總結(jié)合力的功與各分力的功之間有怎樣的數(shù)量關(guān)系？
[探究歸納]
1.單個(gè)恒力做功：直接用公式W＝Flcos α計(jì)算。
2.合力做功
計(jì)算合力做功的兩種基本思路
(1)先確定物體所受的合外力，再根據(jù)公式W合＝F合lcos α求解合外力做的功。該方法適用于物體的合外力不變的情況，常見的是發(fā)生位移l過程中，物體所受的各力均沒有發(fā)生變化。求解流程圖為：
(2)先根據(jù)W＝Flcos α，求出每個(gè)分力做的功W1 、W2、…、Wn，再根據(jù)W合＝W1＋W2＋…＋Wn，求解合力的功，即合力做的功等于各個(gè)分力做功的代數(shù)和。該方法的適用范圍更廣。求解流程圖為：
核心要點(diǎn)四 生活中的功率問題
1.功率的估算問題
估算是根據(jù)日常生活和生產(chǎn)中的一些物理數(shù)據(jù)對所求物理量的數(shù)值和數(shù)量級大致推算的一種近似方法。物理題的估算，文句簡潔，條件隱蔽，試題對結(jié)果不要求精確，只要求合理。
(1)試題特點(diǎn)
①由于估算題大多來源于生活、聯(lián)系實(shí)際，因此要把課堂上學(xué)到的物理知識應(yīng)用于生活實(shí)際，同時(shí)注意從生活中學(xué)習(xí)物理，把理論與實(shí)踐結(jié)合起來。
②估算問題中往往提供的已知量很少，或有時(shí)什么量都不提供，解題時(shí)就要求我們靈活地運(yùn)用一些物理常量，有時(shí)甚至需要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來適當(dāng)擬定一些物理量數(shù)值。
③在討論估算題時(shí)，不要求精確嚴(yán)密的求解，但推算方法必須簡易合理，使估算值有較高的可信度。
(2)處理方法
①認(rèn)真審題，從字里行間發(fā)掘題目的隱含條件，捕捉與物理現(xiàn)象、物理過程相關(guān)的物理概念和規(guī)律。
②揭示題設(shè)條件與所求物理量進(jìn)行估算的依據(jù)。
③將實(shí)際問題轉(zhuǎn)化為熟知的物理模型，然后利用相應(yīng)的物理規(guī)律進(jìn)行解答。
[例5] 如圖所示，某一高中男同學(xué)在做引體向上運(yùn)動，從雙臂伸直到肩部與單杠同高度算1次，若他在1分鐘內(nèi)完成了10次，每次肩部上升的距離均為0.4 m，則他在1分鐘內(nèi)克服重力所做的功及相應(yīng)的功率約為( )
A.240 J，4 W B.2 400 J，2 400 W
C.2 400 J，40 W D.4 800 J，80 W
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