《奪冠之路》福建專用2012高三物理一輪復(fù)習(xí) 第5章第1課時(shí) 功 功率課件 魯科版

1、第一課時(shí)功功率第一課時(shí)功功率1理解功的物理意義及計(jì)算公式，會(huì)求恒力及變力的功，知道功是能量轉(zhuǎn)化的量度2理解功率的物理意義，區(qū)分功率的兩種表達(dá)形式并會(huì)靈活應(yīng)用3理解機(jī)車牽引力與速度的關(guān)系，會(huì)分析機(jī)車啟動(dòng)問(wèn)題1功(1)定義：物體受到力的作用，并在力的方向上發(fā)生一段位移，就說(shuō)該力對(duì)物體做了功(2)做功的兩個(gè)必要條件：做功的兩個(gè)必要條件是力和物體在力的方向上的位移，兩者缺一不可功是過(guò)程量，即做功必定對(duì)應(yīng)一個(gè)過(guò)程(位移)，應(yīng)明確是哪個(gè)力在哪一個(gè)過(guò)程做的功(3)公式：WFscos_.(4)功的正負(fù)：功是標(biāo)量，但有正、負(fù)之分當(dāng)090時(shí)，W0，力對(duì)物體做正功當(dāng)90180時(shí)，W0，力對(duì)物體做負(fù)功，也可說(shuō)物體克服

2、該力做了功當(dāng)90時(shí)，W0，力對(duì)物體不做功(5)合力的功：當(dāng)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)力的合力對(duì)物體所做的功等于各個(gè)力分別對(duì)物體做功的代數(shù)和定義功跟完成這些功所用時(shí)間的比值叫做功率公式P，P為時(shí)間t內(nèi)的平均功率PFvcos ，單位瓦特(W)，1W1 J/s物理意義功率描述做功的快慢，功率大則做功快，功率小則做功慢額定功率機(jī)械正常工作的最大輸出功率叫額定功率，一般在機(jī)械的銘牌上標(biāo)明實(shí)際功率機(jī)械實(shí)際工作時(shí)輸出的功率要求小于等于額定功率2功率 (對(duì)應(yīng)學(xué)生用書第59頁(yè))1兩個(gè)互相垂直的力F1和F2作用在同一物體上，使物體運(yùn)動(dòng)，如圖所示物體通過(guò)一段位移，力F1對(duì)物體做功4 J，力F2對(duì)

3、物體做功3 J，則F1、F2的合力對(duì)物體做功為(A)A7 J B1 J C5 J D3.5 J解析：幾個(gè)力的總功應(yīng)等于各個(gè)力的功的代數(shù)和所以F1、F2的總功為WW1W24 J3 J7 J故A選項(xiàng)正確3(2011年廈門模擬)用力將重物豎直提起，先是從靜止開始勻加速上升，緊接著勻速上升，如果前后兩過(guò)程的時(shí)間相同，不計(jì)空氣阻力，則(D)A加速過(guò)程中拉力的功比勻速過(guò)程中拉力的功大B勻速過(guò)程中拉力的功比加速過(guò)程中拉力的功大C兩過(guò)程中拉力的功一樣大D上述三種情況都有可能 功的正、負(fù)判斷及計(jì)算1功的正、負(fù)的判斷(1)根據(jù)力和位移的方向的夾角判斷，此法常用于恒力做功的判斷(2)根據(jù)力和瞬時(shí)速度方向的夾角判斷此

4、法常用于判斷質(zhì)點(diǎn)做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)變力的功，夾角為銳角時(shí)做正功，夾角為鈍角時(shí)做負(fù)功夾角為直角時(shí)不做功(3)根據(jù)功能關(guān)系或能量轉(zhuǎn)化與守恒定律進(jìn)行判斷若有能量轉(zhuǎn)化，則應(yīng)有力做功，此法常用于判斷兩個(gè)相聯(lián)系的物體內(nèi)力做功的情況2功的計(jì)算(1)恒力及合力做功的計(jì)算恒力的功：直接用公式WFscos 計(jì)算合外力的功a先求合外力F合，再應(yīng)用公式W合F合scos 求功，其中為合力F合與位移s的夾角一般適用于整個(gè)過(guò)程中合力恒定不變的情況b分別求出每個(gè)力的功W1、W2、W3再應(yīng)用W合W1W2W3求合外力的功這種方法一般適用于在整個(gè)過(guò)程中，某些力分階段作用的情況c利用動(dòng)能定理或功能關(guān)系求解作出變力F隨位移s變化的圖象，圖象

5、與位移軸所圍的“面積”即為變力做的功圖中(a)圖表示恒力F做的功W，(b)圖表示變力F做的功W.用動(dòng)能定理WEk或功能關(guān)系WE，即用能量的增量等效代換變力所做的功(也可計(jì)算恒力的功)【例1】 如圖所示，質(zhì)量為m的物塊相對(duì)斜面靜止，斜面傾角為，它們一起向右勻速運(yùn)動(dòng)位移為L(zhǎng)，則摩擦力、支持力和重力分別對(duì)物塊做的功為多少？思路點(diǎn)撥：求解此題注意兩點(diǎn)：此題中物體所受各力都是恒力，可以直接利用公式求解；求解時(shí)注意各力與位移間的夾角解析：因物塊向右勻速運(yùn)動(dòng)，由平衡條件可得fmgsin Nmgcos f和N與位移的夾角分別為和90故摩擦力做的功為W1fLcos mgLsin cos 支持力做的功為W2NLc

6、os(90)mgLsin cos 因重力方向豎直向下，而位移方向水平向右，故重力做功為零，即WG0.答案：mgLsin cos mgLsin cos 0 在應(yīng)用公式WFscos 時(shí)要注意與題中所給的角的含義不一定相同在求恒力做的功時(shí)可以利用WFcos sF分s來(lái)求，F(xiàn)分指沿位移方向的分力，或利用WFscos Fs分來(lái)求，也就是用力乘以沿力方向的分位移針對(duì)訓(xùn)練11：如圖所示，物體沿弧形軌道滑下后進(jìn)入足夠長(zhǎng)的水平傳送帶，傳送帶以如圖所示方向勻速運(yùn)轉(zhuǎn)，則傳送帶對(duì)物體做功情況不可能是()A始終不做功 B先做負(fù)功后做正功C先做正功后不做功 D先做負(fù)功后不做功解析：設(shè)傳送帶速度大小為v1，物體剛滑上傳送帶

7、時(shí)的速度大小為v2.當(dāng)v1v2時(shí)，物體隨傳送帶一起勻速運(yùn)動(dòng)，故傳送帶與物體之間不存在摩擦力，即傳送帶對(duì)物體始終不做功，A正確當(dāng)v1v2時(shí)，物體相對(duì)傳送帶向左運(yùn)動(dòng)，物體受到的滑動(dòng)摩擦力方向向右，則物體先做勻加速運(yùn)動(dòng)直到速度達(dá)到v1，再做勻速運(yùn)動(dòng)，故傳送帶對(duì)物體先做正功后不做功，C正確故選B.答案：B.機(jī)車的兩種啟動(dòng)方式的理解 (1)解決機(jī)車啟動(dòng)問(wèn)題時(shí)，首先要弄清是哪種啟動(dòng)方式，然后再進(jìn)行分段處理(2)無(wú)論哪種啟動(dòng)方式，所有過(guò)程都滿足PFv，其中P、F與v是同一瞬時(shí)的三個(gè)量，公式PFvmaxfvmax是指Ff時(shí)的勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(3)勻加速啟動(dòng)方式能持續(xù)的原因是功率逐漸增大，且只能持續(xù)到功率增加到額定

8、功率【例2】 額定功率為80 kW的汽車，在平直公路上行駛的最大速度是20 m/s，汽車的質(zhì)量是2 t，如果汽車從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度的大小是2 m/s2，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中阻力不變求：(1)汽車受到的阻力多大？(2)3 s末汽車的瞬時(shí)功率多大？(3)汽車維持勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間多長(zhǎng)？思路點(diǎn)撥：汽車從靜止開始做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，牽引力恒定，隨著車速的增大，汽車的輸出功率逐漸增大；當(dāng)汽車的輸出功率等于額定功率后，若車速繼續(xù)增大，牽引力必逐漸減小，汽車做加速度逐漸減小的變加速運(yùn)動(dòng)；當(dāng)牽引力等于阻力時(shí)，汽車速度達(dá)最大值，其后汽車做勻速運(yùn)動(dòng)答案：(1)4103 N(2)48 kW(3)5 s 在分析汽車啟

9、動(dòng)問(wèn)題時(shí)，要先弄清是恒定功率啟動(dòng)還是勻加速啟動(dòng)，勻加速啟動(dòng)時(shí)要分析清楚發(fā)動(dòng)機(jī)的功率是否達(dá)到額定功率達(dá)到額定功率后汽車再以恒定功率運(yùn)動(dòng)，牽引力隨速度的增大而減小，不能再用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律求解了針對(duì)訓(xùn)練21：質(zhì)量4 t的機(jī)車，發(fā)動(dòng)機(jī)的最大輸出功率為100 kW，運(yùn)動(dòng)阻力恒為2103 N，試求：(1)當(dāng)機(jī)車由靜止開始以0.5 m/s2的加速度沿水平軌道做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，能達(dá)到的最大速度和達(dá)到該最大速度所需的時(shí)間(2)若機(jī)車保持額定功率不變行駛，能達(dá)到的最大速度和速度為10 m/s時(shí)機(jī)車的加速度解析：(1)機(jī)車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，有Ffma，PFvm，vmat由此可解得vm25 m/s，t

10、50 s(2)機(jī)車行駛時(shí)運(yùn)動(dòng)形式不加限制而機(jī)車輸出功率保持額定功率不變時(shí)，機(jī)車所受牽引力等于阻力，做勻速直線運(yùn)動(dòng)，此時(shí)又有Ff0，PFum，PFv，F(xiàn)fma可得：um50 m/s，a2 m/s2.答案：(1)25 m/s50 s(2)50 m/s2 m/s2考點(diǎn)一：考查功的計(jì)算問(wèn)題【例1】 (基礎(chǔ)題)如圖所示，質(zhì)量為m的物體沿傾角為的粗糙斜面下滑了一段距離s，物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，試求物體所受各力在下滑過(guò)程中對(duì)物體所做的功，及這些力所做的總功思路點(diǎn)撥：計(jì)算幾個(gè)力同時(shí)對(duì)物體做功時(shí)，畫出正確的受力圖是解題的關(guān)鍵解析：物體下滑過(guò)程中受重力G、彈力F1、滑動(dòng)摩擦力F2作用，如圖所示重力做功WGs

11、cos(90)mgssin 彈力做功W1F1scos 900摩擦力做功為W2F2scos 180mgscos 外力對(duì)物體所做的總功為W總WW1W2mgssin mgscos mgs(sin cos )答案：見解析 在遇到求功的問(wèn)題時(shí)，一定要注意分析是求恒力的功還是變力的功若恒力做功，直接選擇功的公式WFscos 求解若是變力做功，看能否轉(zhuǎn)化為恒力的功，不能轉(zhuǎn)化的，要借助動(dòng)能定理和能量守恒定律求解考點(diǎn)二：考查機(jī)車啟動(dòng)問(wèn)題【例2】 (能力題)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為60 kW，汽車的質(zhì)量為5 t，汽車在水平路面上行駛時(shí)，阻力是車重的0.1倍，g10 m/s2.(1)汽車保持額定功率不變從靜止啟動(dòng)后，

12、汽車所能達(dá)到的最大速度是多大？當(dāng)汽車的加速度為2 m/s2時(shí)速度多大？當(dāng)汽車的速度為6 m/s時(shí)加速度多大？(2)若汽車從靜止開始，保持以0.5 m/s2的加速度做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，這一過(guò)程能維持多長(zhǎng)時(shí)間？答案：見解析(2010年上海理綜，43)純電動(dòng)概念車E1是中國(guó)館的鎮(zhèn)館之寶之一若E1概念車的總質(zhì)量為920 kg，在16 s內(nèi)從靜止加速到100 km/h(即27.8 m/s)，受到恒定的阻力為1 500 N，假設(shè)它做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，其動(dòng)力系統(tǒng)提供的牽引力為_N當(dāng)E1概念車以最高時(shí)速120 km/h(即33.3 m/s)做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，其動(dòng)力系統(tǒng)輸出的功率為_kW.答案：3.110350 本

13、題考查了機(jī)車啟動(dòng)中PFv及牛頓第二定律的應(yīng)用，掌握機(jī)車啟動(dòng)的兩種方式和勻速運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)的力學(xué)關(guān)系是解題的關(guān)鍵【測(cè)控導(dǎo)航】 考點(diǎn)題號(hào)1.功的正負(fù)判斷1、32.功的計(jì)算4、7、83.功率的分析及計(jì)算2、5、94.機(jī)車啟動(dòng)模型的應(yīng)用6、101.一人乘電梯從1樓到20樓，在此過(guò)程中經(jīng)歷了先加速，后勻速，再減速的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，則電梯支持力對(duì)人做功情況是(D)A加速時(shí)做正功，勻速時(shí)不做功，減速時(shí)做負(fù)功B加速時(shí)做正功，勻速和減速時(shí)做負(fù)功C加速和勻速時(shí)做正功，減速時(shí)做負(fù)功D始終做正功解析：在加速、勻速、減速的過(guò)程中，支持力與人的位移方向始終相同，所以支持力始終對(duì)人做正功故選D.3如圖所示，質(zhì)量為M的長(zhǎng)木板B靜止在光滑

14、的水平地面上，在其右端有質(zhì)量為m的木塊A，已知mM，給A、B大小相等、方向相反的初速度，使它們開始運(yùn)動(dòng)，但最終A沒有滑離出木板B.在A和B相互作用的過(guò)程中，它們之間的摩擦力做功的情況是(C)A摩擦力對(duì)A一直做負(fù)功B摩擦力對(duì)A先做正功后做負(fù)功C摩擦力對(duì)B一直做負(fù)功D摩擦力對(duì)B先做負(fù)功后做正功解析：分析木塊A和木板B的運(yùn)動(dòng)情況：開始時(shí)，A、B分別向左、向右減速，mM，A減速快，當(dāng)A減速到零時(shí)，木板B還有向右運(yùn)動(dòng)的速度；隨后，A反向向右加速，B仍然向右減速；最后，A、B一起以相同的速度向右勻速運(yùn)動(dòng)分析木塊A和木板B的受力情況：在A和B相互作用的過(guò)程中，B對(duì)A的摩擦力始終向右，而A對(duì)B的摩擦力始終向左

15、分析做功情況：摩擦力對(duì)A先做負(fù)功后做正功，對(duì)B一直做負(fù)功故正確選項(xiàng)為C.4(2010年上海卷改編)如圖為質(zhì)量相等的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)A、B在同一直線上運(yùn)動(dòng)的vt圖象，由圖可知以下不正確的是(A)A在t時(shí)刻兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)在同一位置B在t時(shí)刻兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)速度相等C在0t時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)B比質(zhì)點(diǎn)A位移大D在0t時(shí)間內(nèi)合外力對(duì)兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)做功相等解析：由題圖知t時(shí)刻速度相等，故B正確；由于不知道兩質(zhì)點(diǎn)的初位置情況，故在t時(shí)刻，兩質(zhì)點(diǎn)不一定在同一位置，故A錯(cuò)誤；在0t內(nèi)，B圖線與時(shí)間軸包圍的面積大，故C正確；由動(dòng)能定理知D正確故選A.5(2010年福建省聯(lián)考)一個(gè)質(zhì)量為2 kg的質(zhì)點(diǎn)在水平面上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，其初速度為5 m/s，

16、加速度為2 m/s2，則以下說(shuō)法正確的是(D)A2 s末質(zhì)點(diǎn)的位移為12 mB前2 s質(zhì)點(diǎn)的平均速度為6 m/sC4 s末質(zhì)點(diǎn)的速度為12 m/sD前2 s質(zhì)點(diǎn)所受合外力做功的平均功率為28 W6(2010年福建省廈門市模擬)把動(dòng)力裝置分散安裝在每節(jié)車廂上，使其既具有牽引動(dòng)力，又可以載客，這樣的客車車廂便叫做動(dòng)車而幾節(jié)自帶動(dòng)力的車廂加幾節(jié)不帶動(dòng)力的車廂編成一組，就是動(dòng)車組帶動(dòng)力的車廂叫動(dòng)車，不帶動(dòng)力的車廂叫拖車設(shè)動(dòng)車組運(yùn)行過(guò)程中的阻力與質(zhì)量成正比，每節(jié)動(dòng)車與拖車的質(zhì)量都相等，每節(jié)動(dòng)車的額定功率都相等，若開1節(jié)動(dòng)車帶3節(jié)拖車時(shí)，最大速度為120 km/h；改為開5節(jié)動(dòng)車帶3節(jié)拖車時(shí)，最大速度為(

17、C)A60 km/h B240 km/hC300 km/h D600 km/h解析：設(shè)動(dòng)車組運(yùn)行過(guò)程中阻力與質(zhì)量的比例常數(shù)為k，每節(jié)車廂質(zhì)量為m，每節(jié)動(dòng)車額定功率為P；當(dāng)動(dòng)車組達(dá)到最大速度時(shí)，動(dòng)車的額定功率與動(dòng)車組所受阻力的功率大小相等，則Pk4m120,5Pk8mv，兩式聯(lián)立解得v300 km/h.7(2010年江門市模擬)一滑塊在水平地面上沿直線滑行，t0時(shí)其速度為1 m/s.從此刻開始在滑塊運(yùn)動(dòng)方向上再施加一水平作用力F，力F和滑塊的速度v隨時(shí)間的變化規(guī)律分別如圖(a)和(b)所示設(shè)在第1 s內(nèi)、第2 s內(nèi)、第3 s內(nèi)力F對(duì)滑塊做的功分別為W1、W2、W3，則以下關(guān)系式正確的是(B)AW1W2W3 BW1W2W3CW1W3W2 DW1W2W3答案：見解析10(拓展探究題)修建高層建筑常用塔式起重機(jī)在起重機(jī)將質(zhì)量m5103 kg的重物豎直吊起的過(guò)程中，重物由靜止開始向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度a0.2 m/s2，當(dāng)起重機(jī)輸出功率達(dá)到其允許的最大值時(shí)，保持該功率直到重物做vm1.02 m/s的勻速運(yùn)動(dòng)取g10