2021教师资格证笔试物理科目：功与功率思维导图

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2023-03-13

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思维导图大纲

1.功

功是力和作用在力的方向上通过的位移的乘积，是描述力对空间积累效应的物理量，是过程量。力学范围里的功是机械功，一个物体受到力的作用，如果在力的方向上发生一段位移，物理学中就说这个力对物体做了功。功描述力的空间积累效应，功是能的转化的量度。如果物体在恒力F的作用下发生的位移为s，力F与位移s之间的夹角为α，那么力F对该物体做的功为W=Fscosα。这里所说的物体可以看成质点，所以物体的位移也就是力的作用点的位移。

在一般情况下，物体运动的轨迹往往是曲线，作用在物体上的力也是变力。计算变力对物体做的功时，可将物体运动的路程分成许多极小的小段，在各个小段内，力可视为不变，物体的运动也可以看作是直线运动，因此，在一小段△s内力F所做的功为△W=F△scosα，式中α为F与△s之间的夹角。再将这些小段上的功加起来，就可以得到在曲线运动中变力对物体所做的功，即W=∑Fi△si。

功的单位是焦耳，国际符号是J。

功是标量，但有正功和负功的区别。当0°≤α<90°时，w>0，力对物体做正功;当90°<α≤180°时，W<0，力对物体做负功，往往也说成物体克服这个力做功(取正值)。功的正、负不表示大小，更不表示方向，而表示是动力做功还是阻力做功。功的正、负是为研究功和能量转化之间的关系方便起见而引入的。

如果物体在运动过程中受到几个力的作用，那么各个力对物体各做各的功，合外力对物体做的功等于每个外力所做功的代数和。

由于位移是相对参照系而言的，因此功的计算与参照系有关，一般取地面或相对地面静止的物体作为参照系。

2.功率

功率是表示力对物体做功的快慢的物理量。功跟完成这些功所用时间的比值叫做功率。额定功率是发动机正常工作时的功率;实际功率是发动机实际输出的功率，它可以小于额定功率，但不能长时间超过额定功率。每个发动机都有一个额定功率，额定功率是发动机正常工作时的功率。例如，汽车发动机的功率为P=Fv，P是实际输出的功率，它一般小于或等于额定功率。P一定时，牵引力F与汽车的速度v成反比。

交通工具的启动通常说的机车的功率或发动机的功率实际是指其牵引力的功率。以恒定功率P启动:机车的运动过程是先作加速度减小的加速运动，后以速度vm=P/f 作匀速直线运动。以恒定牵引力F启动:机车先作匀加速运动，当功率增大到额定功率时速度为v1=P/F，而后开始作加速度减小的加速运动，最后以速度vm=P/f作匀速直线运动。

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