高一物理講義-功與功率

1、第1章功和功率第一節(jié) 功和功率的計算及機車啟動基礎知識.功的定義：物體受到力的作用，并且在力的方向上發(fā)生一段位移，我們就說力對物體做了功。.功的公式： W Fl cos ,其中F是恒力,l是受力點對地的位移,是力的方向與位移方向的夾角。公式的兩種理解：W (lcos)F-7移在力方向上的投影; W (Fcos ) l ,力在位移方向上的投影。.功的正負：功是標量，只有大小，沒有方向，但有正負。力對物體做正功還是做負功，由F和l方向間的夾角來決定。當 時，W 0。這說明力不做功； 2當 ，時，W 0。這說明力做正功(充當動力)； 2當 時，W 0。這說明力做負功(充當阻力)。 2.總功兩種求法：

2、 W F合l cos 或 W Wi+W2+Wn。.平均功率r . 、_、， 一 r、一 r I、. W一表不在一段時間內(nèi)做功白平均快慢程度，P 。若F為恒力，則P Fv cos .其中v是平均速t直，是力的方向與平均速度方向的夾角。.瞬時功率表示力在某一瞬間做功的快慢程度，P Fvcos ,其中v是瞬時速度,是力的方向與瞬時速度方向的夾角?；A訓練.關于功的正負，下列敘述中正確的是A.正功表示功的方向與物體運動方向相同B.正功大于負功C.正功表示力和位移之間的夾角小于90 ,負功表示力和位移之間的夾角大于90D.正功表示做功的力為動力，負功表示做功的力為阻力看.如圖所示，質(zhì)量為 m的物體置于傾

3、角為 。的斜面上，物體與斜面間的動摩擦因數(shù)為見在外力作用下，斜面體以加速度a沿水平方向向左做勻加速運動，運動中物體m與斜面體相對靜止。則關于斜面對m的支持力和摩擦力的下列說法中正確的是D.摩擦力可能做負功A.支持力一定做正功C.摩擦力可能不做功I 有下列幾種運動情況 TOC o 1-5 h z a.用水平推力F推一質(zhì)量為m的物體在光滑水平面上前進位移lb.用水平推力F推一質(zhì)量為2m的物體在粗糙水平面上前進位移lc.用與水平方向成 60斜向上的拉力F拉一質(zhì)量為m的物體在光滑水平地面上前進位移21d.用與斜面平行的力 F拉一質(zhì)量為3m的物體在光滑斜面上前進位移l關于上述四種情況下拉力F做功多少的判

4、斷正確的是A . b情況做功最多B. a情況做功最多C. d情況做功最少D.四種情況做功一樣多如圖所示，質(zhì)量為m的物體靜止在傾角為的斜面上，物體與斜面之間的動摩擦因數(shù)為，現(xiàn)使斜面體向右水平勻速移動距離L ,物體與斜面體保持相對靜止，則摩擦力對物體 做的功為,支持力對物體做的功為 ,斜 面體對物體做的總功為。一物體靜止在粗糙水平地面上。現(xiàn)用一大小為Fi的水平拉力拉動物體，經(jīng)過一段時間后其速度變?yōu)閂。若將水平拉力的大小改為 F2,物體從靜止開始經(jīng)過同樣的時間后速度變?yōu)?vo對于上述兩個過程，用 W、W2分別表示拉力Fi、F2所做的功，W、W2分別表示前后兩次克服摩 擦力所做的功，則（）Wf24Wf

5、i, Wf22Wf1Wf24Wf1, Wf2 = 2Wf1Wf24Wf1, Wf2 = 2Wf1Wf24 Wf1, Wf2W2W1VW2e. Wi=W2D.無法確定 Wi和W2的大小關系 TOC o 1-5 h z 【例7】 人如圖，某人用力F轉(zhuǎn)動一半徑為R的轉(zhuǎn)盤，力F的大小保持不變，方向始f終與力的作用點的切線方向一致，求使轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動一周過程中該力所做的功I 俗【例8】島某彈簧的勁度系數(shù)為 7.5N/cm,求彈簧由伸長量8cm到伸長量為4cm的過程中，彈力做功A. 3.6JB.3.6JC. 1.8JD ,1.8J【例9】 人用鐵錘把小鐵釘釘入木板，設木板對釘子的阻力與釘進木板的深度成正比。已知

6、鐵錘第一 次將釘子釘進d ,如果鐵錘第二次敲釘子時對釘子做的功與第一次相同，那么第二次釘子進 入木板的深度是多少？【例10島靜置于光滑水平面上坐標原點處的小物塊，在水平拉力 F作用下，沿x軸方向運動(如圖甲所示)，拉力 F隨物塊所在位置坐標塊運動到X0的過程中拉力F做的功為1 _A. 0B. -Fmx)22C.X0D . FmX01.3功率計算 知識點睛功率的基礎知識寒假課程已經(jīng)講過，這個模塊中我們主要處理一些較難的題目。在計算功率時， 首先應該明確是計算某一時刻的瞬時功率還是某一段時間的平均功率。在計算瞬時功率時， 一般使用P Fvcos ，其中v是瞬時速度，cos是力的方向與瞬時速度方向

7、夾角的余弦值。在計算平均功率時，可以使用 P W ；若f為恒力，也可以使用P FV cos ,這里V是對應時間 t. 丁 內(nèi)的平均速度，cos是力的方向與平均速度方向夾角的余弦值。V0分別沿水平方向和豎直 )例題精講例11青青把A、B兩相同小球在離地面同一高度處以相同大小的初速度方向拋出，不計空氣阻力，如圖所示，則下列說法正確的是A.兩小球落地時速度相同B.兩小球落地時，重力的瞬時功率相同C.從開始運動至落地，重力對兩小球做的功相同D.從開始運動至落地，重力對兩小球做功的平均功率相同50kg ,他一分鐘跳繩180次，假定在每次跳躍2/5,則該運動員跳繩時克服重力做功的平【例13】其速度圖象如圖

8、所示，則鋼索拉力做功的起重機的鋼索將重物由地面吊到空中某個高度,功率隨時間變化的圖象可能是選項中的【例12島跳繩是一種健身運動。設某運動員的質(zhì)量是 中，腳與地面的接觸時間占跳躍一次所需時間的 均功率是多少。（g取10m/ s ）直達高考【例14人質(zhì)量為m的物體靜止在光滑水平面上,從t 0時刻開始受到水平力的作用， 力的大小F與時間t的關系如圖所示，力的方向保持不變，則A. 3t0時刻的瞬時功率為5F02t0mB. 3t0時刻的瞬時功率為215F0t0C .在t 0到2t0這段時間內(nèi)，水平力的平均功率為D .在t 0到2t0這段時間內(nèi)，水平力的平均功率為2F02t0mF02t 0m1.4機車啟動

9、知識點睛機車等現(xiàn)代交通工具有兩種典型的啟動方式：以恒定功率啟動和以恒定加速度啟動。下面我們來研究這兩種啟動方式的具體過程及相應物理量的變化。用到的物理規(guī)律主要有：瞬時功率P F v。其中P為發(fā)動機的實際功率，機車正常行駛中實際功率小于或等于其額定功率；F為發(fā)動機（機車）的牽引力；v為機車的瞬時速度。 牛頓運動定律F f ma。其中，F(xiàn)為發(fā)動機（機車）的牽引力，f為機車受到的阻力，a為機車的加速度。另外，還需要結(jié)合加速度與速度的關系等運動學知識進行分析。.機車以恒定功率啟動P當機車以恒定功率啟動后，假設運動過程中所受阻力f不變；由牽引力F三可得，v增大，F(xiàn)減小；根據(jù)牛頓第二運動定律 a 匚可得，

10、加速度隨速度的增大而減小，其運動情況是加速度減 m小的加速運動，直至 F f時，a減小至零，此后速度不變，保持最大值Vm做勻速直線運動。P當機車達到取大速度 Vm時，a 0, F f , P FVm fVm ,因此Vm f。速度F上述動態(tài)分析過程可以用如下框圖表示。O保掙:=:勻速加速度逐漸疏小 , 勻速直的變加速直線運動線運動這一啟動過程的V t圖象如圖所示。.機車以恒定加速度啟動假設運動過程中所受阻力 f不變，由a -一-可知，當加速度a不變時，發(fā)動機牽引力 F恒定， m再由P Fv可知，此過程中發(fā)動機的實際功率 P隨v的增大而增大，但當P增大到額定功率以后不再增大，此后發(fā)動機保持額定功率

11、不變，重復恒定功率啟動的過程，v繼續(xù)增大，牽引力 F減小,直至F f時，a 0,車速達到最大值Vm ?。設機車在勻加速運動過程中能達到的最大速度為Vi,勻加速運動過程能持續(xù)的時間為ti o由牛頓第二定律F f ma ,得F f ma ,當P P額時，vi -;由勻加速運動公式可知， F f ma,ViP額ti oa f ma a上述動態(tài)分析過程可以用如下框圖表示。這一啟動過程的v t關系圖象如圖所示。例題精講【例15】汽車在平直公路上行駛，受到的阻力大小不變，若發(fā)動機的功率保持恒定，汽車在加速行駛的過程中，它的牽引力 F和加速度a的變化情況是A . F逐漸減小，a也逐漸減小B . F逐漸增大，a逐漸減小C. F逐漸減小，a逐漸增大D. F逐漸增大，a也逐漸增大【例16】品以恒定加速度從靜止開始運動的汽車，經(jīng)過時間t1后速度達到最大值vm,在此過程中汽車通過的位移為l ,則A. l她B. 1vmiC. l.D,無法判斷222【例17】品汽車的額定功率為50kW ,質(zhì)量為1000kg ,沿水平路面行駛，所受阻力恒定為2 103N ,發(fā)動機以額定功率工作，則當汽車速度為1