功與功率 高一下學(xué)期物理人教版（2019）必修第二冊(cè)

能量轉(zhuǎn)化的多少，我們就稱為功如果物體在力的作用下能量發(fā)生了變化，這個(gè)力一定對(duì)物體做了功預(yù)習(xí)檢測(cè)一、做功的兩個(gè)必要因素②物體要在力的方向上發(fā)生一段位移二、功的計(jì)算三、功的正負(fù)含義？力的大小位移的大小力的方向與位移方向的夾角單位：J表示動(dòng)力做功還是阻力做功；反應(yīng)了能量轉(zhuǎn)移的方向。①物體要受力的作用試判斷下列情景，公式中的夾角α是多少？答案：答案：π-答案：答案：π->0正功<0負(fù)功判斷力做正功還是負(fù)共的方法？做正功不做功做負(fù)功銳角直角鈍角動(dòng)力阻力（F與V的夾角）四.功的矢量性：功是標(biāo)量，沒(méi)有方向，有正有負(fù)，功的正負(fù)不表示大小，只表示物體獲得能量還是損耗能量。v表明物體能量減少了20J一物體置于光滑水平面上，受到相互垂直的水平力F1、F2作用，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，F(xiàn)1做功6J，F(xiàn)2做功為8J，則F1、F2的合力做功為（）A.14JB.10JC.2JD.-2J方法歸納：如何求解幾個(gè)力對(duì)物體所做的總功？(1)分別求出每個(gè)力所做的功，然后求出所有功的代數(shù)和。即：W總=W1+W2+……+Wn(2)先求出物體所受的合力，然后再求出合力的功，

即：W總=F合ScosαMmV0Mmff'sLs+L地面光滑m與M間動(dòng)摩擦因數(shù)為μ（1）試計(jì)算M對(duì)m的摩擦力做功W1為多少？（2）試計(jì)算m對(duì)M的摩擦力做功W2為多少？①作用力與反作用力做的功一定大小相等嗎？②作用力做負(fù)功時(shí)，反作用力一定做正功嗎？③滑動(dòng)摩擦力一定做負(fù)功嗎？靜摩擦力一定不做功嗎？④作用力與反作用力做功的代數(shù)和一定為零嗎？結(jié)論：靜摩擦、滑動(dòng)摩擦、作用力、反作用力既可以做正功，也可做負(fù)功，還可以不做功。一對(duì)滑動(dòng)摩擦力對(duì)物體做功之和必定為負(fù)功！1.如圖所示，物塊A、B分別放在粗糙的水平面和光滑的水平面上，在大小相等的力F作用下，物塊通過(guò)了相同的位移，則下列說(shuō)法正確的是(

)A．力F對(duì)物塊A所做的功較多B．力F對(duì)物塊B所做的功較多C．兩種情況下力F做的功相等D．由于物塊的質(zhì)量和接觸面的粗糙程度未知，故無(wú)法比較兩種情況下做功的大小關(guān)系CB2.把一個(gè)物體豎直向上拋出去，該物體上升的最大高度是h，若物體的質(zhì)量為m，所受的空氣阻力恒為f,則在從物體被拋出到落回地面的全過(guò)程中（）A、重力所做的功為零B、重力所做的功為2mghC、空氣阻力做的功為零D、空氣阻力做的功為-2fhAD空氣阻力做的功在數(shù)值上等于阻力與全程物體路程的乘積摩擦力（空氣阻力）做功與路程有關(guān)；重力做功與路程無(wú)關(guān)，與始末狀態(tài)高度差有關(guān)抓住本質(zhì)看問(wèn)題：思考建筑工地上有三臺(tái)起重機(jī)將重物吊起，下表是它們的工作情況記錄：(1)三臺(tái)起重機(jī)哪臺(tái)做功最多？(2)哪臺(tái)做功最快？怎樣比較它們做功的快慢呢？相同做功，比時(shí)間做功不一樣，時(shí)間也不一樣？咋辦？物理中，我們把力對(duì)物體做功的快慢——功率一、功率1、物理意義：表示力對(duì)物體做功的快慢2、定義：功W與完成這些功所用的時(shí)間t的比值3、公式：比值定義法4、標(biāo)量：表示做功的過(guò)程中能量轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化的快慢5、單位：N.m/sJ/sW（瓦特簡(jiǎn)稱瓦）詹姆斯·瓦特JamesWatt，1736年1月—1819年8月英國(guó)發(fā)明家，第一次工業(yè)革命的重要人物。1776年制造出第一臺(tái)有實(shí)用價(jià)值的蒸汽機(jī)。他開辟了人類利用能源新時(shí)代，使人類進(jìn)入“蒸汽時(shí)代”。1KW=103W1KW是功率的單位，1KW·h呢？二、平均功率和瞬時(shí)功率1、平均功率：描述一段時(shí)間內(nèi)做功的平均快慢2、瞬時(shí)功率：表示在某一時(shí)刻做功的快慢計(jì)算的是平均功率，當(dāng)t趨于0時(shí)才表示瞬時(shí)功率例、如圖所示，一物塊在拉力F的作用下，以速度v勻速向右運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)t

時(shí)間通過(guò)的位移為s，求這段時(shí)間拉力F做功的功率。三、功率與速度的關(guān)系力的大小速度的大小力的方向與速度方向的夾角當(dāng)v為瞬時(shí)速度是，P為瞬時(shí)功率；當(dāng)v為平均速度是，P為平均功率。計(jì)算平均功率常用：（要特別注意求哪段時(shí)間）計(jì)算瞬時(shí)功率常用：（要特別注意F和V的隱含關(guān)系）例題：質(zhì)量為1kg的小球，從光滑斜面的頂端靜止下滑到底端，已知斜面長(zhǎng)度L=10m，傾角α=30°，g=10m/s2,求：(1)該過(guò)程重力的功率為多少？(2)小球到達(dá)斜面底端時(shí)，重力的功率為多少？

(多選)質(zhì)量為m的物體從距地面H高處自由下落，經(jīng)歷時(shí)間t，則下列說(shuō)法中正確的是(

)ACD4.質(zhì)量相同的兩物體從同一高度由靜止開始運(yùn)動(dòng)，A沿著固定在地面上的光滑斜面下滑，B做自由落體運(yùn)動(dòng)。兩物體分別到達(dá)地面時(shí)，則（）例：某型號(hào)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為60kW,在水平路面上行使時(shí)受到的阻力是1800N,求：(1)發(fā)動(dòng)機(jī)在額定功率下汽車勻速行使的速度.(2)在同樣的阻力下,如果勻速行使速度只有54km/h,發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的實(shí)際功率是多少?思考：汽車以額定功率在平直公路行駛時(shí)，若前方遇到了一段較陡的上坡路段，汽車司機(jī)要做好什么調(diào)整，才能確保汽車駛到坡頂？為什么？機(jī)器不一定在額定功率下工作，機(jī)器正常工作時(shí)實(shí)際功率總是小于或等于額定功率專題拓展：變力做功和機(jī)車啟動(dòng)問(wèn)題設(shè)飛機(jī)飛行中所受阻力與速度的平方成正比。若飛機(jī)以速度V勻速飛行時(shí)，其發(fā)動(dòng)機(jī)的功率為P，則飛機(jī)以速度2V勻速飛行時(shí)，其發(fā)動(dòng)機(jī)的功率為

P．8一、變力做功①方向不變，大小分段變化F1=10Nx1F2=5Nx2②方向不變，大小均勻變化Fx(1)平均力法(2)面積法：xx2③當(dāng)力的大小不變，方向時(shí)刻與速度同向(或反向)例：如圖為驢拉磨的情景，拉力F＝200N作用于半徑為R＝2.5m的轉(zhuǎn)盤的邊緣上，力F的大小保持不變，但方向始終保持與作用點(diǎn)的切線方向一致，則轉(zhuǎn)動(dòng)一周這個(gè)力F做的功應(yīng)為多少？微元法一物體所受的力F隨位移L變化的圖像如圖所示，在這一過(guò)程中，力F對(duì)物體做的功為()A.3JB.6JC.7JD.8JB如圖所示，擺球質(zhì)量為m，懸線的長(zhǎng)為L(zhǎng)，把懸線拉到水平位置后放手。設(shè)在擺球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中空氣阻力大小不變?yōu)镕f，求擺球從A運(yùn)動(dòng)到豎直位置B的過(guò)程中，重力mg、繩的拉力FT、空氣阻力Ff各做了多少功？類型1：機(jī)車以恒定功率P

啟動(dòng)機(jī)車啟動(dòng)兩類問(wèn)題P＝Fv發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際功率發(fā)動(dòng)機(jī)的牽引力機(jī)車的瞬時(shí)速度當(dāng)F=f阻時(shí)，a=0.v達(dá)到最大.保持vm勻速vF＝vPa＝mF－f阻↑→↓↑→→↓↓加速度逐漸減小的變加速直線運(yùn)動(dòng)勻速直線運(yùn)動(dòng)以恒定功率啟動(dòng)的v-t圖vt0vm試畫出汽車的P-t圖和a-t圖類型2：機(jī)車以恒定加速度a(牽引力)啟動(dòng)機(jī)車啟動(dòng)兩類問(wèn)題當(dāng)F=f阻時(shí)，a=0.v達(dá)到最大保持vm勻速F＝vP額a＝mF－f阻↑→↓v↑↓→→↓加速度逐漸減小的變加速直線運(yùn)動(dòng)勻速直線運(yùn)動(dòng)a＝mF－f阻→→→→v↑P＝Fv↑↑→當(dāng)P=P額時(shí)，保持P額繼續(xù)加速勻加速直線運(yùn)動(dòng)以恒定加速度啟動(dòng)的v-t圖vt0vm試畫出汽車的P-t圖和a-t圖汽車先做加速度逐漸減小的變加速直線運(yùn)動(dòng)，最終以速度Vm做勻速直線運(yùn)動(dòng)。vmvt01、恒定功率啟動(dòng)過(guò)程的v-t圖像、P-t圖像、a-t圖像：P額pt0汽車先做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，再做加速度逐漸減小的變加速直線運(yùn)動(dòng)，最終以速度Vm做勻速直線運(yùn)動(dòng)。vt02、恒定牽引力啟動(dòng)過(guò)程的v-t圖像、P-t圖像、a-t圖像：at0at0amvmpt0amt1t2

t1t2

t1t2

P額例題：汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率P=60KW，汽車質(zhì)量m=5.0×103kg，汽車在水平路面上行駛時(shí)，阻力是車重0.1倍.試問(wèn)：1.汽車保持額定功率從靜止起動(dòng)后能達(dá)到的最大速度是多少？2.汽車從靜止開始，保持以a=0.5m/s2的加速度作勻加速直線運(yùn)動(dòng)，這一過(guò)程維持多長(zhǎng)時(shí)間？1.火車在恒定功率下由靜止出發(fā)，沿水平軌道行駛，5min后速度達(dá)到最大20m/s，若火車在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受阻力大小恒定。則該火車在這段時(shí)間內(nèi)行駛的距離：（）A.可能等于3kmB.一定大于3kmC.一定小于3kmD.無(wú)法確定B2.小車在水平路面上由靜止啟動(dòng)，在前5s內(nèi)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，5s末達(dá)到額定功率，之后保持額定功率運(yùn)動(dòng)，其v-t圖象如圖所示.已知汽車的質(zhì)量為m=2000kg，汽車受到地面的阻力為車重的0.1倍，則（）A.汽車在前5s內(nèi)的牽引力為4000NB.汽車在前5s內(nèi)的牽引力為6000NC.汽車的額定功率為60kWD.汽車的最大速度為30m/sBCD3、假設(shè)一輛列車在機(jī)車牽引力和恒定阻力作用下，在水平軌道上由靜止開始啟動(dòng)，其V-t圖象如圖所示，已知在0～t1時(shí)段為過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線，t1時(shí)刻達(dá)到額定功率P，此后保持功率P不變，在t3時(shí)刻達(dá)到最大速度V3，以后勻速運(yùn)動(dòng)．下述判斷正確的是()A、從0至t3時(shí)間內(nèi)一直做勻加速直線運(yùn)動(dòng)B、t2時(shí)刻的加速度大于t1時(shí)刻的加速度C、在t3時(shí)刻以后，機(jī)車的牽引力為零D、該列車所受的恒定阻力大小為P/V3D4.(多選)質(zhì)量為2×103kg、發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為80kW的汽車在平直公路上行駛。若該汽車所受阻力大小恒為4×103N，則下列判斷正確的是()A.汽車的最大速度是20m/sB.汽車以2m/s2的加速度勻加速啟動(dòng)，啟動(dòng)后第2s末時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際功率是32kWC.汽車以2m/s2的加速度勻加速啟動(dòng)，勻加速運(yùn)動(dòng)所能維持的時(shí)間為10sD.若汽車保持額定功率啟動(dòng)，則當(dāng)其速度為5m/s時(shí)，加速度為6m/s2ABD5.一輛汽車從靜止開始啟動(dòng),其加速度a與速度的倒數(shù)1/v的關(guān)系如圖所示,已知汽車的質(zhì)量為m,汽車啟動(dòng)過(guò)程受到的阻力恒定.圖中b,c,d已知,則()B