(word完整版)高中物理必修2功和功率匯總(2),推薦文檔

1、一、功的概念1功的定義一個(gè)物體受到力的作用，如果在力的方向上發(fā)生一段位移，這個(gè)力就對(duì)物體做了 功做功的兩個(gè)條件：力和在力的方向上發(fā)生位移2功的計(jì)算(1)功的表達(dá)式： W = F SCOSa。其中 s 是物體位移的大小，a是力與物體位移的夾 角。這個(gè)公式可以理解為力投影到位移方向上，或位移投影到力的方向上 注意：W = F SCOSa只能用來計(jì)算恒力做功，變力做功則不適合2公式力的 F 與 S 應(yīng)具有同時(shí)性：計(jì)算力 F 做功時(shí)所發(fā)生的位移，必須是在 同一個(gè)力 F 持續(xù)作用下發(fā)生的；3某個(gè)力 F 對(duì)物體做的功，與物體是否還受到其他力或其他力是否做功以及 物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)都無關(guān)。(比如上圖求 F 做功

2、時(shí)，物體還受到重力、重力不過功，但這些與所求W 無關(guān)。同上圖，不管物體勻速運(yùn)動(dòng)，加速運(yùn)動(dòng)或減速運(yùn)動(dòng)，W 都應(yīng)該為 F SCOSa)4位移 S 在計(jì)算時(shí)必須選擇同一參考系，一般選地面功的單位：焦耳，簡稱焦，符號(hào) J。1J 等于 1N 的力使物體在力的方向上發(fā)生1m的位移時(shí)所做的功例 1下面距離的情況中所做的功不為零的是()A. 舉重運(yùn)動(dòng)員，舉著杠鈴在頭上停留3S,運(yùn)動(dòng)員對(duì)杠鈴做的功B. 木塊在粗糙水平面上滑動(dòng)，支持力對(duì)木塊做的功C. 一個(gè)人用力推一個(gè)笨重的物體，但沒推動(dòng)，人的推力對(duì)物體做的功D. 自由落體運(yùn)動(dòng)中，重力對(duì)物體做的功二、正功和負(fù)功1功的正負(fù)功是標(biāo)量，只有大小沒有方向， 力對(duì)物體做正功

3、還是負(fù)功，由 F 和 S 方向間的夾角大小來決定。根據(jù)W=FSCOSa知(1)正功：當(dāng) OWaV90時(shí)，COSa0,貝UW0,此時(shí)力 F 對(duì)物體做正功。不做功：當(dāng)a= 90。時(shí)，COSa= 0，則 W = 0,即力對(duì)物體不做功負(fù)功：當(dāng) 90VaW180時(shí)，COSaV0，貝UWV0,此時(shí)力 F 對(duì)物體做負(fù)功，也 叫物體克服力 F 做功2功的正負(fù)的物理意義因?yàn)楣κ敲枋隽υ诳臻g位移上累積作用的物理量，是能量轉(zhuǎn)化的量度，能量是標(biāo)量， 相應(yīng)的功也是標(biāo)量。功的正負(fù)有以下含義：意義動(dòng)力學(xué)角度能量角度正功力對(duì)物體做正功，這個(gè)力對(duì)物體來說是 動(dòng)力力對(duì)物體做功，向物體提供能量，即受力物 體獲得了能量負(fù)功力對(duì)物體做

4、負(fù)功，這個(gè)力對(duì)物體來說是 阻力物體克服外力做功，向外輸岀能量(以消失 自身的能量為代價(jià))，即負(fù)功表示物體失去 了能量說明不能把負(fù)功的負(fù)號(hào)理解為力與位移方向相反，更不能錯(cuò)誤地認(rèn)為功是矢量，負(fù)功的方向與位移方向相反。一個(gè)力對(duì)物體做了負(fù)功，往往說成物體克服這個(gè)力做了功(取絕對(duì)值)，即力F做負(fù)功一 Fs 等效與物體克服力 F 做功 Fs注意：物體不做功的三種情況：1物體受力的作用，但物體無移動(dòng)的距離。如推一塊石頭，但沒推動(dòng)2沒有力的作用，如物體靠慣性在光滑的水平面上勻速滑動(dòng)3力與位移方向相互垂直。如起重機(jī)吊著重物水平移動(dòng)例 2一木箱在粗糙的水平地面上運(yùn)動(dòng)，水平方向只受力F 和摩擦力的作用，那么A. 如

5、果木箱做勻速直線運(yùn)動(dòng)，F(xiàn) 定對(duì)木箱做正功B. 如果木箱做勻速直線運(yùn)動(dòng)，F(xiàn) 可能對(duì)木箱做負(fù)功C. 如果木箱做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，F(xiàn) 定對(duì)木箱做正功D. 如果木箱做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，F(xiàn) 定對(duì)木箱做負(fù)功如圖所示，繃緊的傳送帶上兩輪之間的距離L=5.5m，傳送帶水平，做 v = 4m/s 的勻速運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)將一質(zhì)量 m=1kg 的物體由靜止放在傳送帶上的A 處，已知物體與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)卩=0.2,求物塊由 A 運(yùn)動(dòng)到 B 的過程中摩擦力對(duì)物塊所做的功W(g取 10m/s2)、功率(1) 定義：功跟完成這些功所用時(shí)間的比值。(2) 物理意義：功率是反映物體做功快慢的物理量，是標(biāo)量。W(3) 公式：P或 P=

6、FvCOSa, a是 F 與 V 方向間的夾角。若 V 為瞬時(shí)速度，則 P 為瞬時(shí)功率；若 v 為平均速度，則 P 為平均功率。(4) 機(jī)器的功率1額定功率：機(jī)器正常工作時(shí)的功率。2實(shí)際功率：機(jī)器實(shí)際工作時(shí)的功率，一般情況下，實(shí)際功率 注意：1功率PW適用于任何情況下功率的計(jì)算。不過有平均功率和瞬時(shí)功率之分t2功率反映了力對(duì)物體做功的快慢，是做功快慢而不是做功多?？膳c加速度表示速度 變化快慢進(jìn)行對(duì)比3用公式PW時(shí)，要弄清楚是哪個(gè)力的功率。t例 1關(guān)于功率，下列說法中正確的是A. 功率大說明物體做的功多B. 功率小說明物體做功慢C. 由P W可知機(jī)器做功越多，其功率越大:、機(jī)車的兩種啟動(dòng)方式(1

7、)機(jī)車以恒定功率啟動(dòng):(2)機(jī)車以恒定加速度啟動(dòng):重復(fù)(1)過程，直至 F=f，做勻速運(yùn)動(dòng)。D.單位時(shí)間內(nèi)機(jī)器做功越多, 其功率越大P Fv v F當(dāng) F=f 時(shí)，a=0，速度 v 達(dá)到最大值Vmax -疋F一疋當(dāng) P=P額后，均加速結(jié)束，以恒定的功率P額例2.質(zhì)量為 4.0 x103kg，發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率為60kw 的汽車從靜止開始以a= 0.5m/s2的加速度做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，它在水平地面上運(yùn)動(dòng)中所受的阻力為車重的 取10m/s2，求：(1)啟動(dòng)后 2s 末發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率；它以 0.5m/s2 的加速度做勻加速運(yùn)動(dòng)所能行駛的時(shí)間(3) 汽車在此路面上所能行駛的最大速度。例 3.電動(dòng)機(jī)通過一

8、繩子吊起質(zhì)量為 8kg 的物體，繩的拉力不能超過 120N，電動(dòng)機(jī)的 功率不能超過 1200w，要將此物體由靜止起用最快的方式吊高90m(已知此物體在被吊高近 90m 時(shí)，已開始以最大速度勻速上升)所需時(shí)間為多少？例 4.物體在水平地面上受到水平拉力F 的作用，在 6s 內(nèi) v t 圖像和力 F 做功的 Pt 圖像如甲、乙所示，則物體的質(zhì)量為(g 取 10m/s2)510A.kgB.kgC.0.9kgD.0.6kg0.1 倍，g一、動(dòng)能1定義：物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量叫動(dòng)能 2表達(dá)式：Ek-mv2，表示物體的動(dòng)能等于物體質(zhì)量與物體速度的二次方乘積的2一半3單位：在國際單位制中能的單位是焦耳，簡

9、稱焦，符號(hào)J。(和功的單位相同)4動(dòng)能的物理意義：動(dòng)能是描述物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量，它反映物體處于某種運(yùn)動(dòng)狀 態(tài)時(shí)所具有的做功本領(lǐng)。5動(dòng)能具有的特點(diǎn)：(1)動(dòng)能是標(biāo)量，與速度的方向無關(guān)，不能合成或分解，且動(dòng)能只有正值；動(dòng)能具有瞬時(shí)性和相對(duì)性，這是由速度的瞬時(shí)性和相對(duì)性決定的，即動(dòng)能與物體 在任一時(shí)刻的速度是對(duì)應(yīng)的，是一個(gè)狀態(tài)量；對(duì)于同意物體，在速度不變時(shí)，相對(duì)于不同的參考系其動(dòng)能是不一樣的A. 動(dòng)能是普遍存在的機(jī)械能的一種基本形式，凡是運(yùn)動(dòng)的物體都具有動(dòng)能B. 動(dòng)能總是正值，但對(duì)于不同的參考系，同一物體的動(dòng)能大小是不同的C. 一定質(zhì)量的物體，動(dòng)能變化時(shí)，速度一定變化，但速度變化時(shí)，動(dòng)能不一定變化

10、D.動(dòng)能不變的物體，一定處于平衡狀態(tài) 二、動(dòng)能定理1動(dòng)能定理的內(nèi)容：合力所做的功等于物體動(dòng)能的變化2表達(dá)式：W EK2EK17+為魚不命瓏環(huán)權(quán)電請(qǐng)軍電勁/性GOODLmI刁ex1的套錄中質(zhì)it “ur儀的卑動(dòng)車由il”七 門d公擬h撤達(dá)御的最大K心利用傳感胖測得此過稈時(shí)対電動(dòng)車的金引力F與對(duì)應(yīng)的出如開所示的F一圖“1IW咖罰為ij線Illi電也們駛中所燮陽力帕為v41射 申力加速度取10m/J則甦刃jn速運(yùn)動(dòng).然后做勻速運(yùn)動(dòng)勻加徹運(yùn)動(dòng)1企焉狼加速度g小的1B盤運(yùn)丸半獨(dú)聲加後/動(dòng)的時(shí)間M L2S湊#加速度為Q25 m/J前,動(dòng)能4x10* J4000151 7VZmzs說明：動(dòng)能是標(biāo)量，只有大小

11、，沒有方向。E,-mv2對(duì)應(yīng)物體的瞬時(shí)速度，動(dòng)能2是狀態(tài)量， 只與運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量及速率有關(guān)，方向發(fā)生變化時(shí)，動(dòng)能不變例 1關(guān)于對(duì)動(dòng)能的理解，下列說法正確的是(而與其運(yùn)動(dòng)方向無關(guān)，物體運(yùn)動(dòng)速度的)說明:1212a動(dòng)能定理的表達(dá)式(WEK mV?- mv,)是在物體受到恒力作用且做直線運(yùn)2 2動(dòng)的情況下推到出來的， 但它也同樣適用于外力是變力、物體做曲線運(yùn)動(dòng)的情況，也就是說，不論作用在物體上的外力是恒力還是變力，也不論物體做直線運(yùn)動(dòng)還是做曲線運(yùn)動(dòng)，所有外力對(duì)物體做功的代數(shù)和總等于物體的末動(dòng)能與初動(dòng)能之差。b.動(dòng)能定理適用于變力做功的情況，親而在解決某些問題時(shí)，只要是知道了物體動(dòng)能的變化量，就可以利

12、用動(dòng)能定理求變力對(duì)物體做功的多少。3物理意義：動(dòng)能定理揭示了外力對(duì)物體所做的總功與物體動(dòng)能變化之間的關(guān)系，即 外力對(duì)物體的做的總功，對(duì)應(yīng)著物體動(dòng)能的變化，變化的大小由做功的多少來度量。動(dòng)能定理的實(shí)質(zhì)是反映其他形式的能通過做功而和動(dòng)能之間轉(zhuǎn)化的關(guān)系，只不過在這里其他形式的能并不出現(xiàn)，而是以各種性質(zhì)的力所做的機(jī)械功(等式左邊)的形式表現(xiàn)出了而已4.動(dòng)能定理的特點(diǎn)：(1)綜合性：一個(gè)物體(或連接體)動(dòng)能的變化是所有外力對(duì)它做功的結(jié)果。 因此表達(dá)式 中的 W表示作用在研究對(duì)象上所有的力(包括重力、彈力、摩擦力和其他力)所做的 總功；式中的EKEK2EK1是研究對(duì)象的動(dòng)能變化(2) 標(biāo)量：動(dòng)能定理表達(dá)式

13、的兩端， 每一項(xiàng)都是標(biāo)量，即動(dòng)能定理表達(dá)式是標(biāo)量方程， 應(yīng)用它計(jì)算具體問題時(shí)，不存在選定正方向。但要注意正負(fù)功(3) 區(qū)間性：物體的動(dòng)能發(fā)生變化，是合外力對(duì)物體在空間上的累計(jì)效應(yīng)，對(duì)某一過 程而言的，無瞬時(shí)性，因此動(dòng)能定理的表達(dá)式是一個(gè)與一定的空間位移相對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)過程方程。反映了在所研究的運(yùn)動(dòng)過程區(qū)間，合外力所做的功(或各個(gè)力所做的功的總和)與物體的動(dòng)能變化之間的因果關(guān)系和量度關(guān)系，體現(xiàn)了做功過程的本質(zhì)特征。(4) 動(dòng)能定理不僅對(duì)恒力做功和變力做功適用，而且對(duì)直線運(yùn)動(dòng)和曲線運(yùn)動(dòng)也同樣使用。凡涉及到位移、速度等與參考系有關(guān)的量，未加特別說明時(shí)，均以地面為參照物。 同時(shí)，動(dòng)能定理解決系統(tǒng)的有關(guān)問題

14、時(shí)，總功中既包括外力的功也包括內(nèi)力的功例 1.如圖所示，用拉力 F 使一個(gè)質(zhì)量為 m 的木箱由靜止開始在水平冰道上移動(dòng)了L ,拉力 F 跟木箱前進(jìn)方向的夾角為a,木箱與冰道間的動(dòng)摩擦因數(shù)為卩，求木箱獲得 的速度。例 2.改變汽車的質(zhì)量和速度， 都能使汽車的動(dòng)能發(fā)生變化， 則下列說法中正確的是A. 質(zhì)量不變，速度增大為原來的B. 速度不變，質(zhì)量增大為原來的2 倍，動(dòng)能增大為原來的2 倍2 倍，動(dòng)能增大為原來的2 倍4 倍，動(dòng)能增大到原來的2 倍4 倍，動(dòng)能不變C. 速度減半，速度增大到原來的D. 速度減半，質(zhì)量增大到原來的例 3質(zhì)量為 m 的物體靜止在粗糙的水平地面上，若物體受水平力F 的作用從

15、靜止起通過位移 L 時(shí)動(dòng)能為 Ei,當(dāng)物體受水平力 2F 作用，從開始靜止通過相同的位移 L 時(shí), 它的動(dòng)能為 E2，貝 VA.E2= EiB. E2= 2EiC.E2 2EiD. E1 E2P2=P3C.P3P2PiD.PIP2P32.如圖所示，在水平地面上有一傾角為B的粗糙斜面體，其上放一質(zhì)量為 m 的木塊，木塊與斜面體保持相對(duì)靜止?，F(xiàn)對(duì)斜面體施加一水平恒力F,使斜面體在水平地面上勻速前進(jìn)s,則推力 F 做的功為 _ ，重力對(duì)木塊做的功為 _，斜面對(duì)木塊的支持力對(duì)木塊做的功為_ ，斜面對(duì)木塊的摩擦力對(duì)木塊做的功為 _ ，斜面對(duì)木塊做的功為 _ 。3.質(zhì)量為 m=4000kg 的汽車，額定輸出功率為P=60kW。當(dāng)它從靜止出發(fā)沿坡路前進(jìn)時(shí)，沒行駛 100m,升高 5m，所受阻力大小為車中的0.1 倍，g 取 10m/s2，求：（1）汽車在坡路上行駛時(shí)能達(dá)到的最大速度為多大？這時(shí)牽引力為多大？如果汽車用 4000N 的牽引力（恒力）以 12m/s 的初速度上坡，達(dá)到坡頂時(shí)，速度為4m/s,那么汽車在這一段路程中的最大功率為多少？平均功率是多少？4人在 A 點(diǎn)拉著繩通過一定滑輪吊起質(zhì)量 m=5