学习重点:
1、功的概念
2、功的两个不可缺少的要素 3、机械功的计算公式
4、功率的概念及其物理意义
知识要点:
(一)功的概念 1、定义:
如果一个物体受到力的作用,并且在力的方向上发生了一段位移,物理学中就说力对物体做了功。
2、做功的两个不可缺少的要素: 力和物体在力的方向上发生的位移。(分析一个力是否做功,关键是要看物体在力的方向上是否有位移)
(二)功的公式和单位 1、公式: W=F·Scosα
即:力对物体所做的功,等于力的大小、位移的大小、力和位移夹角的余弦三者的乘积。
2、功的单位:
在国际单位制中功的单位是“焦耳”,简称“焦”,符号“J” 1J=1N·m (1焦耳=1牛·米)
3、公式的适用条件:
F可以是某一个力,也可以是几个力的合力,但F必须为恒力,即大小和方
向都不变的力。
4、两种特殊情况:(从A运动到B) (1)力与位移方向相同,即α=0° W=F·S·cos0°=F·S
(2)力与位移方向相反,即α=180° W=F·S·cos180°=-F·S
5、公式中各字母的正负取值限制:
F和S分别指“力的大小”和“位移的大小”即公式中的F和S恒取正值,α指力和位移之间的夹角,也就是力的方向和位移的方向之间的夹角,α的取值范围是:0°≤α≤180°。
6、参考系的选择:
位移与参考系的选取有关,所以功也与参考系的选取有关。
在中学范围内,计算时一律取地面或相对于地面静止的物体作为参考系。
(三)正功与负功
1、功的正负完全取决于α的大小:
(1)当0°≤α<90°时,cosα>0,W>0,此时力F对物体做正功,该力称为物体的“动力”。
(2)当α=90°时,cosα=0,w=0,此时力F对物体做零功,或称力对物体不做功。
(3)当90°<α≤180°时,cosα<0,W<0,此时力F对物体做负功,或称物体克服力F做功,该力称为物体的“阻力”。
2、功是标量,只有大小、没有方向。功的正负并不表示功有方向。
(四)合力所做的功等于各分力做功的代数和。 即:W合=W1+W2+…
(五)功率的概念:
1、功率是描述做功快慢的物理量。
2、功和完成这些功所用的时间的比值,叫做功率。 3、功率是标量。
(六)功率的公式和单位: 1、定义式:
用的时间,P代表功率)
(其中W代表功,t代表做功所
2、功率的单位:
(1)在国际单位制中,功率的单位是瓦特,简称“瓦”,符号“W” 1W=1J/S(1瓦=1焦/秒)
(2)千瓦:符号“kw”1kw=1000w(1千瓦=1000瓦) (七)平均功率与瞬时功率 1、平均功率:
其中是物体在t时间内的平均速
度,α是F与
2、瞬时功率:
之间的夹角。
P=Fvcosα(当Δt→0时, 为瞬
时速度)
其中v是物体在某一时刻的瞬时速度,α是F与v之间的夹角。
3、说明:
如果作用于物体上的力为恒力,且物体以速度v做匀速直线运动,则力对物体做功的功率保持不变。在这种情况下,任意一段时间内的平均功率与任一瞬间的瞬时功率都是相同的。
(八)额定功率与实际功率
1、额定功率:机械在正常工作时所允许的最大功率。
2、实际功率:机械在实际工作时的功率