同步備課套餐之高一物理瀘科版必修二課件：第三章-動(dòng)能的變化與機(jī)械功-習(xí)題課

第3章習(xí)題課功與功率第3章習(xí)題課功與功率學(xué)習(xí)目標(biāo)

1.熟練掌握恒力做功的計(jì)算方法.2.能夠分析摩擦力做功的情況，并會(huì)計(jì)算一對(duì)摩擦力對(duì)兩物體所做的功.3.能區(qū)分平均功率和瞬時(shí)功率.學(xué)習(xí)目標(biāo)內(nèi)容索引Ⅰ重點(diǎn)知識(shí)探究Ⅱ當(dāng)堂達(dá)標(biāo)檢測(cè)內(nèi)容索引重點(diǎn)知識(shí)探究Ⅰ重點(diǎn)知識(shí)探究Ⅰ一、功的計(jì)算1.恒力的功功的公式W＝Fscosα，只適用于恒力做功.即F為恒力，s是物體相對(duì)地面的位移，流程圖如下：一、功的計(jì)算1.恒力的功2.變力做功的計(jì)算(1)將變力做功轉(zhuǎn)化為恒力做功.在曲線運(yùn)動(dòng)或有往復(fù)的運(yùn)動(dòng)中，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的乘積，力F與v同向時(shí)做正功，力F與v反向時(shí)做負(fù)功.(2)當(dāng)變力做功的功率P一定時(shí)，如機(jī)車恒定功率啟動(dòng)，可用W＝Pt求功.2.變力做功的計(jì)算1、所有高尚教育的課程表里都不能沒有各種形式的跳舞：用腳跳舞，用思想跳舞，用言語跳舞，不用說，還需用筆跳舞。2、一切真理要由學(xué)生自己獲得，或由他們重新發(fā)現(xiàn)，至少由他們重建。3、教育始于母親膝下，孩童耳聽一言一語，均影響其性格的形成。4、好的教師是讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)真理，而不只是傳授知識(shí)。5、數(shù)學(xué)教學(xué)要“淡化形式，注重實(shí)質(zhì).6、“教學(xué)的藝術(shù)不在于傳授本領(lǐng)，而在于激勵(lì)、喚醒、鼓舞”。四月242:30上午4月-2402:30April3,20247、不能把小孩子的精神世界變成單純學(xué)習(xí)知識(shí)。如果我們力求使兒童的全部精神力量都專注到功課上去，他的生活就會(huì)變得不堪忍受。他不僅應(yīng)該是一個(gè)學(xué)生，而且首先應(yīng)該是一個(gè)有多方面興趣、要求和愿望的人。2024/4/32:30:2602:30:2603April20248、教育技巧的全部訣竅就在于抓住兒童的這種上進(jìn)心，這種道德上的自勉。要是兒童自己不求上進(jìn)，不知自勉，任何教育者就都不能在他的身上培養(yǎng)出好的品質(zhì)。可是只有在集體和教師首先看到兒童優(yōu)點(diǎn)的那些地方，兒童才會(huì)產(chǎn)生上進(jìn)心。2:30:26上午2:30上午02:30:264月-24

1、所有高尚教育的課程表里都不能沒有各種形式的跳舞：用腳跳舞(4)用F－s圖像求功若已知F－s圖像，則圖像與s軸所圍的面積表示功，如圖1所示，在位移s0內(nèi)力F做的功W＝圖1(4)用F－s圖像求功例1一物體在運(yùn)動(dòng)中受水平拉力F的作用，已知F隨運(yùn)動(dòng)距離x的變化情況如圖2所示，則在這個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中F做的功為圖2A.4J B.18JC.20J D.22J√答案解析例1一物體在運(yùn)動(dòng)中受水平拉力F的作用，已知F隨運(yùn)動(dòng)距離x的解析方法一由圖可知F在整個(gè)過程中做功分為三個(gè)小過程，分別做功為W1＝2×2J＝4J，W2＝－1×2J＝－2JW3＝4×4J＝16J，所以W＝W1＋W2＋W3＝4J＋(－2)J＋16J＝18J.方法二F－x圖像中圖線與x軸所圍成的面積表示做功的多少，x軸上方為正功，下方為負(fù)功，總功取三部分的代數(shù)和，即(2×2－2×1＋4×4)J＝18J，B正確.解析方法一由圖可知F在整個(gè)過程中做功分為三個(gè)小過程，分別例2在水平面上，有一彎曲的槽道AB，由半徑分別為

和R的兩個(gè)半圓構(gòu)成.如圖3所示，現(xiàn)用大小恒為F的拉力將一光滑小球從A點(diǎn)拉至B點(diǎn)，若拉力F的方向時(shí)時(shí)刻刻均與小球運(yùn)動(dòng)方向一致，則此過程中拉力所做的功為圖3A.零

B.FRC.πFRD.2πFR答案解析√例2在水平面上，有一彎曲的槽道AB，由半徑分別為和R的解析小球受到的拉力F在整個(gè)過程中大小不變，方向時(shí)刻變化，是變力.但是，如果把圓周分成無數(shù)微小的弧段，每一小段可近似看成直線，拉力F在每一小段上方向不變，每一小段上可用恒力做功的公式計(jì)算，然后將各段做功累加起來.設(shè)每一小段的長(zhǎng)度分別為l1，l2，l3…ln，拉力在每一段上做的功W1＝Fl1，W2＝Fl2…Wn＝Fln，拉力在整個(gè)過程中所做的功W＝W1＋W2＋…＋Wn＝F(l1＋l2＋…＋ln)＝解析小球受到的拉力F在整個(gè)過程中大小不變，方向時(shí)刻變化，是二、摩擦力做功的特點(diǎn)與計(jì)算1.不論是靜摩擦力，還是滑動(dòng)摩擦力都既可能是動(dòng)力也可能是阻力，也可能與位移方向垂直，所以不論是靜摩擦力，還是滑動(dòng)摩擦力既可以對(duì)物體做正功，也可以對(duì)物體做負(fù)功，還可以對(duì)物體不做功.2.一對(duì)相互作用的滑動(dòng)摩擦力等大反向但物體之間存在相對(duì)滑動(dòng)，即兩個(gè)物體的對(duì)地位移不相同，由W＝Fscosα可判斷一對(duì)相互作用的滑動(dòng)摩擦力做功的總和不為零.3.一對(duì)相互作用的靜摩擦力等大反向且物體之間相對(duì)靜止，即兩個(gè)物體的對(duì)地位移相同，由W＝Fscosα可判斷一對(duì)相互作用的靜摩擦力做功的總和為零.二、摩擦力做功的特點(diǎn)與計(jì)算1.不論是靜摩擦力，還是滑動(dòng)摩擦力例3質(zhì)量為M的木板放在光滑水平面上，如圖4所示.一個(gè)質(zhì)量為m的滑塊以某一速度沿木板表面從A點(diǎn)滑至B點(diǎn)，在木板上前進(jìn)了l，同時(shí)木板前進(jìn)了x，若滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，求摩擦力對(duì)滑塊、對(duì)木板所做的功各為多少？滑動(dòng)摩擦力對(duì)滑塊、木板做的總功為多少？圖4答案－μmg(l＋x)

μmgx－μmgl答案解析例3質(zhì)量為M的木板放在光滑水平面上，如圖4所示.一個(gè)質(zhì)量為解析由題圖可知，木板的位移為sM＝x時(shí)，滑塊的位移為sm＝l＋x，m與M之間的滑動(dòng)摩擦力f＝μmg.由公式W＝Fscosα可得，摩擦力對(duì)滑塊所做的功為Wm＝μmgsmcos180°＝－μmg(l＋x)，負(fù)號(hào)表示做負(fù)功.摩擦力對(duì)木板所做的功為WM＝μmgsM＝μmgx.滑動(dòng)摩擦力做的總功為W＝Wm＋WM＝－μmg(l＋x)＋μmgx＝－μmgl解析由題圖可知，木板的位移為sM＝x時(shí)，滑塊的位移為sm＝三、功率的計(jì)算1.P＝

一般用來計(jì)算平均功率，而P＝Fv一般用來計(jì)算瞬時(shí)功率，此時(shí)v為瞬時(shí)速度；但當(dāng)v為平均速度時(shí)，也可用來計(jì)算平均功率.2.應(yīng)用公式P＝Fv時(shí)需注意(1)F與v沿同一方向時(shí)：P＝Fv.(2)F與v方向有一夾角α?xí)r：P＝Fvcosα.三、功率的計(jì)算1.P＝一般用來計(jì)算平均功率，而P＝Fv一例4

如圖5所示，質(zhì)量為2kg的物體以10m/s的初速度水平拋出，經(jīng)過2s落地.取g＝10m/s2.關(guān)于重力做功的功率，下列說法正確的是A.下落過程中重力的平均功率是400WB.下落過程中重力的平均功率是100WC.落地前的瞬間重力的瞬時(shí)功率是400WD.落地前的瞬間重力的瞬時(shí)功率是200W√圖5落地的豎直分速度為vy＝gt＝20m/s，所以落到地面前的瞬間重力的瞬時(shí)功率是P＝mgvy＝400W，答案解析例4如圖5所示，質(zhì)量為2kg的物體以10m/s的初速度四、機(jī)車的兩種啟動(dòng)方式運(yùn)動(dòng)過程分析汽車兩種啟動(dòng)方式的過程分析與比較兩種方式以恒定功率啟動(dòng)以恒定加速度啟動(dòng)P－t圖和v－t圖四、機(jī)車的兩種啟動(dòng)方式運(yùn)動(dòng)過程分析汽車兩種啟動(dòng)方式的過程分析OA段過程分析運(yùn)動(dòng)性質(zhì)加速度減小的加速直線運(yùn)動(dòng)勻加速直線運(yùn)動(dòng)，維持時(shí)間t0＝

AA′段過程分析

運(yùn)動(dòng)性質(zhì)加速度減小的加速直線運(yùn)動(dòng)OA段過程運(yùn)動(dòng)加速度減小的加速直線運(yùn)動(dòng)勻加速直線運(yùn)動(dòng)，維持時(shí)以恒定功率啟動(dòng)的AB段和以恒定加速度啟動(dòng)的A′B段過程分析F＝fa＝0f＝F＝fa＝0

f＝運(yùn)動(dòng)性質(zhì)以vm做勻速運(yùn)動(dòng)以vm做勻速運(yùn)動(dòng)以恒定功率啟動(dòng)的AB段和以恒定加速度啟動(dòng)的A′B段過程分析F注意：(1)機(jī)車的輸出功率：P＝Fv，其中F為機(jī)車的牽引力，v為機(jī)車的瞬時(shí)速度.(4)機(jī)車以恒定功率運(yùn)行時(shí)，牽引力的功W＝Pt.注意：(1)機(jī)車的輸出功率：P＝Fv，其中F為機(jī)車的牽引力，例5

如圖6所示，為修建高層建筑常用的塔式起重機(jī).在起重機(jī)將質(zhì)量m＝5×103kg的重物豎直吊起的過程中，重物由靜止開始向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度a＝0.2m/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vm＝1.02m/s的勻速運(yùn)動(dòng).取g＝10m/s2，不計(jì)額外功.求：(1)起重機(jī)允許的最大輸出功率；答案5.1×104W答案解析圖6解析設(shè)起重機(jī)允許的最大輸出功率為P0，重物達(dá)到最大速度時(shí)拉力F0等于重力.P0＝F0vm，F(xiàn)0＝mg.代入數(shù)據(jù)得，P0＝5.1×104W.例5如圖6所示，為修建高層建筑常用的塔式起重機(jī).在起重機(jī)將(2)重物做勻加速運(yùn)動(dòng)所經(jīng)歷的時(shí)間和起重機(jī)在第2s末的輸出功率.解析勻加速運(yùn)動(dòng)結(jié)束時(shí)，起重機(jī)達(dá)到允許的最大輸出功率，設(shè)此時(shí)重物受到的拉力為F，速度為v1，勻加速運(yùn)動(dòng)經(jīng)歷的時(shí)間為t1，有：P0＝Fv1，F(xiàn)－mg＝ma，v1＝at1.代入數(shù)據(jù)得，t1＝5s.第2s末，重物處于勻加速運(yùn)動(dòng)階段，設(shè)此時(shí)速度為v2，輸出功率為P，v2＝at，P＝Fv2.得：P＝2.04×104W.答案5s

2.04×104W解析答案(2)重物做勻加速運(yùn)動(dòng)所經(jīng)歷的時(shí)間和起重機(jī)在第2s末的輸出當(dāng)堂達(dá)標(biāo)檢測(cè)Ⅱ當(dāng)堂達(dá)標(biāo)檢測(cè)Ⅱ1.(功的計(jì)算)將一質(zhì)量為m的小球從地面豎直向上拋出，小球上升h后又落回地面，在整個(gè)過程中受到的空氣阻力大小始終為f，則關(guān)于這個(gè)過程中重力與空氣阻力所做的功，下列說法正確的是A.重力做的功為2mgh，空氣阻力做的功為－2fhB.重力做的功為0，空氣阻力做的功也為0C.重力做的功為0，空氣阻力做的功為－2fhD.重力做的功為2mgh，空氣阻力做的功為0√1234答案解析51.(功的計(jì)算)將一質(zhì)量為m的小球從地面豎直向上拋出，小球上12345解析重力是恒力，可以用公式W＝Fscosα直接計(jì)算，由于位移為零，所以重力做的功為零；空氣阻力在整個(gè)過程中方向發(fā)生了變化，不能直接用公式計(jì)算，可進(jìn)行分段計(jì)算，上升過程和下降過程空氣阻力做的功均為－fh，因此在整個(gè)過程中空氣阻力做的功為－2fh.故選項(xiàng)C正確.12345解析重力是恒力，可以用公式W＝Fscosα直接2.(摩擦力做功的特點(diǎn))如圖7所示，A、B兩物體疊放在一起，A被不可伸長(zhǎng)的細(xì)繩水平系于左墻上，B在拉力F作用下，向右勻速運(yùn)動(dòng)，在此過程中，A、B間的摩擦力做功情況是A.對(duì)A、B都做負(fù)功B.對(duì)A、B都不做功C.對(duì)A不做功，對(duì)B做負(fù)功D.對(duì)A做正功，對(duì)B做負(fù)功√1234答案5圖72.(摩擦力做功的特點(diǎn))如圖7所示，A、B兩物體疊放在一起，3.(功率的計(jì)算)如圖8所示是小孩滑滑梯的情景，假設(shè)滑梯是固定光滑斜面，傾角為30°，小孩質(zhì)量為m，由靜止開始沿滑梯下滑，滑行距離為s時(shí)，重力的瞬時(shí)功率為圖8√答案解析123453.(功率的計(jì)算)如圖8所示是小孩滑滑梯的情景，假設(shè)滑梯是固4.(機(jī)車啟動(dòng)問題)(多選)一輛質(zhì)量為m的轎車，在平直公路上運(yùn)行，啟動(dòng)階段轎車牽引力保持不變，而后以額定功率繼續(xù)行駛，經(jīng)過一定時(shí)間，其速度由零增大到最大值vm，若所受阻力恒為f.則關(guān)于轎車的速度v、加速度a、牽引力F、功率P的圖像正確的是12345√√√