(
课件网) 物 理 第2章 机械能 2.1 功与功率 2.2 动能与动能定理 2.3 势能与机械能守恒定律 2.1 功与功率 1．功的概念 一个物体受到力的作用，并且在力的方向上产生了位移，我们就说这个力对物体做了功． 2．功的计算 力学中规定，如果力的方向与物体的运动方向一致，功就等于力的大小和位移大小的乘积．如果用F 表示力的大小，用s 表示位移的大小，那么力F对物体做的功W 就可以表示为 2.1.1 功 功是标量，单位是焦耳，简称焦，用符号 J 表示．1 N的力使物体在力的方向上发生1 m的位移，所做的功就是1 J． 在实际生活中，物体的运动方向并不总是跟力的方向相同，而是会与力成一定的角度，如图所示． 在这种情况下，我们通常把力分解成与位移方向一致的分力F1 和与位移方向垂直的分力F2，如图所示．在物体发生位移 s 的过程中，由于分力F2 与位移垂直，物体在F2 方向没有发生位移，因此F2 所做的功为0；分力F1 所做的功W 等于F1s，而F1＝ ，因此 3．正功和负功 功是标量，没有方向，但有正负，其运算遵循代数运算法则． 当 ＝0时， ＝1， ，力的方向和位移的方向相同，力对物体做正功． 当0＜ ＜90°时， ＞0，W 为正值，力对物体做正功． 当 ＝90°时， ＝0，W＝0，力和位移方向垂直，力对物体不做功． 当90°＜ ＜180°时， ＜0，W 为负值，力对物体做负功． 当 ＝180°时， ＝ 1， ，力和位移方向相反，力对物体做负功． 【例题1】物体重98 N，在与水平方向成37°向上的拉力作用下沿水平面移动10 m．已知物体与水平面间的滑动摩擦系数为0.20，拉力的大小为100 N，求：（1）作用有物体上的各力对物体做的总功；（2）合力对物体做的功． 分析：物体在地面上水平移动时，受到重力G、支持力FN 、拉力F 和摩擦力Ff 4个力的作用，如图所示．由于重力G 和支持力FN 的方向与物体的位移方向垂直，不做功，因此合力所做的功就是拉力F 和摩擦力Ff做功的代数和． 解：拉力F 做的功 摩擦力Ff 为 摩擦力做的功为 合力做的功 1．功率的概念 在物理学中，用功率来表示物体做功的快慢．一个力所做的功W 跟完成这些功所用时间 t 的比值，叫做功率．用P 表示功率，则有 功率是标量，它的单位是瓦特，简称瓦，用符号W来表示． 日常见到的各种电器都标有额定功率．额定功率就是机械在正常条件下可以长时间工作的最大功率．其实际工作时的功率往往小于额定功率． 2.1.2 功率 2．功率的计算 把 代入功率的公式，可得到 ，而 ，因此 即功率等于力和物体运动速度的乘积． 【例题2】 已知列车的总质量是500 t，额定功率600 kW，设列车在运动过程中所受阻力均为车重的0.010倍．求：（1）当列车以1.0 m/s，10 m/s的速度匀速行驶时，机车实际输出的功率是多少？（2）列车的极限速度是多少？ 分析：对列车进行受力分析，其受到牵引力、阻力、重力以及支持力的作用．重力和支持力垂直于列车前进方向，不做功．由于列车匀速前进，其各力平衡．因此列车的牵引力与阻力大小相等，方向相反．由公式就可计算出机车的实际输出功率．所谓列车的极限速度，是指机车在额定功率下所能达到的最大速度vm． 解：（1）列车的牵引力为 根据公式，列车匀速前进时实际输出功率为 （2）由（1）得知列车的牵引力F＝4.9×104 N，则 2.2 动能与动能定理 演示实验2-1 动能与物体质量、速度的关系 如图所示，让小球A从光滑的导轨上滑下，撞击静止在水平面上的小球B，推动小球做功． （1）让小球A从不同高度滑下，高度越高，其速度越快，平面上的小球B被撞击得越远，A对B做功越多． （2）增大小球A的质量，使其从同一高度滑下．可以看出，同一高度滑下的速度一样，小球A的质量越大，小球B被撞击得越远，A对B做功越多． 1．速 ... ...
