高三物理一輪復(fù)習(xí)-《功和功率》課件

功和功率一、功1．做功的兩個(gè)必要條件：___和物體在力的方向上發(fā)生的______．2．公式：W＝_______.適用于_____做功．其中α為F、l方向間夾角，l為物體對(duì)地的位移．3．功的正負(fù)判斷力位移Flcosα恒力夾角功的正負(fù)0°≤α<90°力對(duì)物體做正功90°<α≤180°力對(duì)物體做負(fù)功，或者說物體克服這個(gè)力做了功α＝90°力對(duì)物體不做功特別提示：功是標(biāo)量，正功表示對(duì)物體做功的力為動(dòng)力，負(fù)功表示對(duì)物體做功的力為阻力，功的正負(fù)不表示功的大?。?．額定功率：機(jī)械_________時(shí)輸出的最大功率．5．實(shí)際功率：機(jī)械_________時(shí)輸出的功率，要求___________額定功率．特別提示：發(fā)動(dòng)機(jī)的功率是指發(fā)動(dòng)機(jī)的牽引力的功率，而不是機(jī)車所受合力的功率．正常工作實(shí)際工作小于或等于一、判斷功正、負(fù)的方法1．若物體做直線運(yùn)動(dòng)，依據(jù)力與位移的夾角來判斷．此法常用于恒力做功的判斷．2．若物體做曲線運(yùn)動(dòng)，依據(jù)F與v的方向夾角來判斷．當(dāng)0°≤α<90°，力對(duì)物體做正功；90°<α≤180°，力對(duì)物體做負(fù)功；α＝90°，力對(duì)物體不做功．3．從能量的轉(zhuǎn)化角度來進(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．舉例：如圖5－1－1所示，弧面體a放在光滑水平面上，弧面光滑，使物體b自弧面的頂端自由下滑，試判定a、b間彈力做功的情況．從能量轉(zhuǎn)化的角度看，當(dāng)b沿弧面由靜止下滑時(shí)，a就由靜止開始向右運(yùn)動(dòng)，即a的動(dòng)能增大了，因此b對(duì)a的彈力做了正功．由于a和b組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，a的機(jī)械能增加，b的機(jī)械能一定減少，因此a對(duì)b的支持力對(duì)b一定做了負(fù)功．圖5－1－1名師點(diǎn)撥：判斷力做功的正負(fù)問題，關(guān)鍵要明確哪個(gè)力做的功，應(yīng)根據(jù)具體問題選擇合適的方法．解析：選AC.木塊受力平衡，受力情況如圖所示．木塊水平向左運(yùn)動(dòng)，則支持力FN對(duì)木塊做正功，摩擦力Ff對(duì)木塊做負(fù)功，重力mg不做功，木塊對(duì)斜面的壓力F′N＝FN＝mgcosα，綜上所述，可知選項(xiàng)A、C對(duì)，B、D錯(cuò)．2．變力做功的計(jì)算(1)用動(dòng)能定理W＝ΔEk或功能關(guān)系W＝ΔE，即用能量的增量等效代換變力所做的功．(也可計(jì)算恒力做功)(2)當(dāng)變力的功率P一定時(shí)，可用W＝Pt求功，如機(jī)車恒功率啟動(dòng)時(shí)．(3)將變力做功轉(zhuǎn)化為恒力做功①當(dāng)力的大小不變，而方向始終與運(yùn)動(dòng)方向相同或相反時(shí)，這類力的功等于力和路程(不是位移)的乘積．如滑動(dòng)摩擦力做功、空氣阻力做功等．圖5－1－3中甲圖表示恒力F做的功W，乙圖表示變力F做的功W，丙圖中橫軸上方的面積表示正功，橫軸下方的面積表示負(fù)功，其總功等于正、負(fù)功的代數(shù)和．圖5－1－3特別提醒：應(yīng)用功的公式求恒力的功時(shí)，由于力和位移都是矢量，力和位移均可按正交分解的方法進(jìn)行分解，既可以把力分解為在位移方向的分力，也可以把位移分解為在力的方向上的分位移進(jìn)行計(jì)算．即時(shí)應(yīng)用

(即時(shí)突破，小試牛刀)2.如圖5－1－4所示，用恒力F通過光滑的定滑輪把靜止在水平面上的物體(大小可忽略)從位置A拉到位置B，物體的質(zhì)量為m，定滑輪離水平地面的高度為h，物體在位置A、B時(shí)細(xì)繩與水平方向的夾角分別為θ1

和θ2，求繩的拉力對(duì)物體做的功．圖5－1－4三、機(jī)車兩種啟動(dòng)方式的比較對(duì)機(jī)動(dòng)車等交通工具，在啟動(dòng)的時(shí)候，通常有兩種啟動(dòng)方式，即以恒定功率啟動(dòng)和以恒定加速度啟動(dòng)．現(xiàn)比較如下：特別提醒：圖表中的v1為機(jī)車以恒定加速度啟動(dòng)時(shí)，勻加速運(yùn)動(dòng)的末速度，而vm為機(jī)車以額定功率運(yùn)動(dòng)時(shí)所能達(dá)到的最大速度．答案：(1)10m/s

(2)13.4s(1)拉力F做的功．(2)重力G做的功．(3)圓弧面對(duì)物體的支持力FN做的功．(4)圓弧面對(duì)物體的摩擦力Ff做的功．【思路點(diǎn)撥】根據(jù)各個(gè)力的特點(diǎn)(是恒力還是變力)，選擇相應(yīng)的計(jì)算功的方法，如功的定義式W＝Flcosα或動(dòng)能定理．圖5－1－5(2)重力G做的功WG＝－mgR(1－cos60°)＝－50J.(3)物體受的支持力FN始終與物體的運(yùn)動(dòng)方向垂直，所以WFN＝0.(4)因物體在拉力F作用下緩慢移動(dòng)，動(dòng)能不變，由動(dòng)能定理知：WF＋WG＋WFf＝0.所以WFf＝－WF－WG＝(－62.8＋50)J＝－12.8J.【答案】

(1)62.8J

(2)－50J

(3)0

(4)－12.8J(2009年高考遼寧、寧夏卷)質(zhì)量為m的物體靜止在光滑水平面上，從t＝0時(shí)刻開始受到水平力的作用．力的大小F與時(shí)間t的關(guān)系如圖5－1－6所示，力的方向保持不變，則(

)題型二功率的分析和計(jì)算例2圖5－1－6【答案】

BD【方法技巧】

對(duì)于功率問題，首先要弄清楚是平均功率還是瞬時(shí)功率．在利用P＝Fvcosα求解時(shí)可以變化為P＝Fv分＝F分v，即力乘以沿力方向的分速度，或沿速度方向的分力乘以速度．變式訓(xùn)練2一根質(zhì)量為M的直木棒，懸掛在O點(diǎn)，有一只質(zhì)量為m的猴子抓著木棒，如圖5－1－7所示．剪斷懸掛木棒的細(xì)繩，木棒開始下落，同時(shí)猴子開始沿木棒向上爬．設(shè)在一段時(shí)間內(nèi)木棒沿豎直方向下落，猴子對(duì)地的高度保持不變，忽略空氣阻力，則圖5－1－8所示的四個(gè)圖象中能正確反映在這段時(shí)間內(nèi)猴子做功的功率隨時(shí)間變化的關(guān)系是(

)圖5－1－7圖5－1－8解析：選B.猴子對(duì)地的高度不變，所以猴子受力平衡．設(shè)猴子的質(zhì)量為m，木棒對(duì)猴子的作用力為F，則有F＝mg；對(duì)木棒，設(shè)木棒的重力為Mg，則木棒所受合力為F′＋Mg＝mg＋Mg，根據(jù)力的作用的相互性F＝F′，根據(jù)牛頓第二定律，Mg＋mg＝Ma，可見a是恒量，t時(shí)刻木棒速度vt＝at，猴子做功的功率P＝mgvt＝mgat，P與t為正比例關(guān)系，故B正確．

滿分樣板12分)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的功率為60kW，汽車的質(zhì)量為4t，當(dāng)它行駛在坡度為0.02(sinα＝0.02)的長直公路上時(shí)，如圖5－1－9所示，所受摩擦阻力為車重的0.1倍(g＝10m/s2)，求：(1)汽車所能達(dá)到的最大速度vm.(2)若汽車從靜止開始以0.6m/s2的加速度做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則此過程能維持多長時(shí)間？題型三機(jī)車啟動(dòng)問題的計(jì)算例3圖5－1－9【答案】

(1)12.5m/s

(2)13.9s【名師歸納】不管對(duì)哪種啟動(dòng)方式，機(jī)動(dòng)車的功率均是指牽引力的功率，對(duì)啟動(dòng)過程的分析也都是用分段分析法