（新课标）高考物理一轮总复习第五章第一讲功功率教案.docx

第一讲功功率小题快练1判断题(1)只要物体受力的同时又发生了位移，则一定有力对物体做功( )(2)一个力对物体做了负功，则说明这个力一定阻碍物体的运动( )(3)作用力做正功时，反作用力一定做负功( )(4)力对物体做功的正负是由力和位移间的夹角大小决定的( )(5)由PFv可知，发动机功率一定时，机车的牵引力与运行速度的大小成反比( )(6)汽车上坡时换成低挡位，其目的是减小速度得到较大的牵引力( )2如图所示的a、b、c、d中，质量为M的物体甲受到相同的恒力F的作用，在力F作用下使物体甲在水平方向移动相同的位移表示物体甲与水平面间的动摩擦因数，乙是随物体甲一起运动的小物块，比较物体甲移动的过程中力F对物体甲所做的功的大小正确的是( D )AWa最小BWd最大CWaWc D四种情况一样大3物体受到两个互相垂直的作用力F1、F2而运动，已知力F1做功6 J，物体克服力F2做功8 J，则力F1、F2的合力对物体做功( D )A14 JB10 JC2 JD2 J考点一正、负功的判断及计算 (自主学习)1判断力是否做功及做正、负功的方法判断依据适用情况根据力和位移的方向的夹角判断常用于恒力做功的判断根据力和瞬时速度方向的夹角判断常用于质点做曲线运动根据功能关系或能量守恒定律判断常用于变力做功的判断2.计算功的方法(1)恒力做的功：直接用WFlcos 计算(2)合外力做的功：方法一：先求合外力F合，再用W合F合 lcos 求功方法二：先求各个力做的功W1、W2、W3再应用W合W1W2W3求合外力做的功. (3)变力做的功：应用动能定理求解用WPt求解，其中变力的功率P不变. 常用方法还有转换法、微元法、图象法、平均力法等，求解时根据条件灵活选择11.正、负功的判断(多选)如图所示，质量为m的物体置于倾角为的斜面上，物体与斜面间的动摩擦因数为，在外力作用下，斜面体以加速度a沿水平方向向左做匀加速运动，运动中物体m与斜面体相对静止则关于斜面对m的支持力和摩擦力的下列说法中正确的是()A支持力一定做正功B摩擦力一定做正功C摩擦力可能不做功 D摩擦力可能做负功解析：支持力方向垂直斜面向上，故支持力一定做正功而摩擦力是否存在需要讨论，若摩擦力恰好为零，物体只受重力和支持力，如图所示，此时加速度agtan ，当agtan ，摩擦力沿斜面向下，摩擦力与位移夹角小于90，则做正功；当agtan ，摩擦力沿斜面向上，摩擦力与位移夹角大于90，则做负功综上所述，A、C、D正确答案：ACD12.功的计算如图所示，水平路面上有一辆质量为M的汽车，车厢中有一个质量为m的人正用恒力F向前推车厢，在车以加速度a向前加速行驶距离为L的过程中，下列说法正确的是()A人对车的推力F做的功为FLB人对车做的功为maLC车对人的作用力大小为maD车对人的摩擦力做的功为(Fma)L答案：A13. 变力功的判断如图所示，固定的光滑竖直杆上套着一个滑块，用轻绳系着滑块绕过光滑的定滑轮，以大小恒定的拉力F拉绳，使滑块从A点起由静止开始上升若从A点上升至B点和从B点上升至C点的过程中拉力F做的功分别为W1和W2，图中ABBC，则()AW1W2BW1W2CW1W2D无法确定W1和W2的大小关系解析：绳子对滑块做的功为变力做功，可以通过转换研究对象，将变力的功转化为恒力的功；因绳子对滑块做的功等于拉力F对绳子做的功，而拉力F为恒力，WFl，l为绳拉滑块过程中力F的作用点移动的位移，大小等于滑轮左侧绳长的缩短量，由图可知，lABlBC，故W1W2，A正确答案：A反思总结1求解恒力做功的流程图2求解恒力做功的两个关键(1)恒力做功大小只与F、l、这三个量有关与物体是否还受其他力、物体运动的速度、加速度等其他因素无关，也与物体运动的路径无关(2)F与l必须具备同时性，即l必须是力F作用过程中物体的位移考点二功率的理解与计算 (自主学习)1平均功率的计算方法(1)利用.(2)利用Fcos ，其中为物体运动的平均速度2瞬时功率的计算方法(1)利用公式PFvcos ，其中v为t时刻的瞬时速度(2)PFvF，其中vF为物体的速度v在力F方向上的分速度(3)PFvv，其中Fv为物体受到的外力F在速度v方向上的分力21.功率公式的理解与应用(2019北京101中学月考)一个人竖直向上提着10 kg的物体，以速度 2 m/s 速度斜向上与水平方向成 30匀速运动，g 取 10 m/s 2，以下说法正确的是()A人对物体做的功为零B人对物体做功的功率为 200 WC人对物体做功的功率为 100 WD物体的重力势能每秒钟增加 100 J答案：D22. 瞬时功率的定性分析(多选)(2019黑龙江青冈实验中学月考)如图所示，在外力作用下某质点运动的vt图象为正弦曲线，从图中可判断()A在0t1 时间内，外力做正功B在0t1 时间内，外力的功率逐渐增大C在t2 时刻，外力的功率最大D在t1 t3 时间内，外力做的总功为零解析：图象斜率表示加速度，加速度对应合外力，在0t1时间内，由图象可知，物体的速度沿正方向，加速度为正值且减小，故力与速度方向相同，外力做正功故A正确；由图象可知0时刻速度为零，t1时刻速度最大但拉力为零，由PFv可知外力的功率在0时刻功率为零，t1时刻功率也为零，可知功率先增大后减小，故B错误；t2时刻物体的速度为零，由PFv可知外力的功率为零，故C错误；在t1t3时间内物体的动能变化为零，由动能定理可知外力做的总功为零，故D正确答案：AD23.(平均功率与瞬时功率)(多选)(2019青冈一中开学考试)质量为m的物体静止在光滑水平面上，从t0时刻开始受到水平力的作用力的大小F与时间t的关系如图所示，力的方向保持不变，则()A3t0时刻的瞬时功率为B3t0时刻的瞬时功率为C在t0到3t0这段时间内，水平力的平均功率为D在t0到3t0这段时间内，水平力的平均功率为解析：2t0时刻速度大小v2a12t0t0.3t0时刻的速度大小为v3v2a2t02t0t0，3t0时刻力F3F0，所以瞬时功率P3F0v3，选项A错误，B正确；03t0时间段，水平力对物体做功WF0x13F0x2F0(2t0)23F0t0，平均功率P，选项C错误，D正确答案：BD考点三机车启动问题 (师生共研)1两种启动方式的比较2.三个重要关系式(1)无论哪种启动过程，机车的最大速度都等于其匀速运动时的速度，即vm.(2)机车以恒定加速度启动时，匀加速过程结束后功率最大，速度不是最大，即vvm.(3)机车以恒定功率运行时，牵引力做的功WPt，由动能定理得PtF阻xEk，此式经常用于求解机车以恒定功率启动过程的位移或速度典例某兴趣小组对一辆自制遥控小车的性能进行研究他们让这辆小车在水平的直轨道上由静止开始运动，并将小车运动的全过程记录下来，通过处理转化为vt图象，如图所示(除210 s时间段图象为曲线外，其余时间段图象均为直线)已知在小车运动的过程中，2 s后小车的功率P9 W保持不变，小车的质量为1.0 kg，可认为在整个运动过程中小车所受到的阻力大小不变求：(1)小车所受到的阻力大小；(2)小车在010 s内位移的大小审题指导(1)02 s内小车的vt图象为直线，小车做匀加速直线运动(2)210 s内小车的功率保持不变，小车处于恒定功率启动状态(3)v6 m/s为小车启动过程的最大速度解析：(1)由图象知，前两秒的末速度为v13 m/s，最大速度为vm6 m/s根据PFv，当FFf时，vvm解得阻力Ff N1.5 N.(2)前2 s，小车做匀加速直线运动，位移为x1，由运动学公式得x1t12 m3 m.210 s内，时间为t2，根据动能定理Pt2Ffx2mvmv代入数据解得x239 m010 s内位移xx1x242 m.答案：(1)1.5 N(2)42 m易错提醒1机车启动的方式不同，运动的规律就不同，即其功率、速度、加速度、牵引力等物理量的变化规律不相同，分析图象时应注意坐标轴的意义及图象变化所描述的规律2在机车功率PFv中，F是机车的牵引力而不是机车所受合力，正是基于此，PFfvm时，即牵引力与阻力平衡时达到最大运行速度3恒定功率下的启动过程一定不是匀加速，匀变速直线运动的公式不适用了，这种加速过程发动机做的功可用WPt计算，不能用WFl计算(因为F为变力)4以恒定牵引力加速时的功率一定不恒定，这种加速过程发动机做的功常用WFl计算，不能用WPt计算(因为功率P是变化的)31.图象问题分析(2015全国卷)一汽车在平直公路上行驶从某时刻开始计时，发动机的功率P随时间t的变化如图所示假定汽车所受阻力的大小f恒定不变下列描述该汽车的速度v随时间t变化的图线中，可能正确的是() 解析：因PF牵v，F牵fma，汽车在0t1时间内功率恒定，所以当汽车的速度增大时，牵引力F牵减小，加速度a减小，vt图象的斜率减小t1时刻汽车的功率突然增加，牵引力F牵瞬间增大，随着v逐渐增大，F牵逐渐减小，加速度a逐渐减小，vt图象的斜率减小，A正确答案：A1. (2018江苏东海中学适用性考试)如图所示，从某高度以初速度v0水平抛出一个质量为m的小球，在小球未落地的过程中，其速度v、速度变化量v、重力的功率P和重力的功W与时间t的关系图象，正确的是 ( C )解析：小球t时刻的速度为：v，由数学知识知，t0时，v0，所以vt图象是不过原点的开口向上的曲线，故A错误由vatgt分析可知，vt图象是过原点的直线，故B错误重力的功率Pmgvymggtmg2t，P与t成正比，Pt图象是过原点的直线，故C正确重力的功 Wmghmggt2，Wt是过原点的开口向上的抛物线，故D错误2(2018南平质检)一物块放在水平地面上，受到水平推力F的作用，力F与时间t的关系如图甲所示，物块的运动速度v与时间t的关系如图乙所示，10 s后的vt图象没有画出，重力加速度g取10m /s2，下列说法正确的是( D )A物块滑动时受到的摩擦力大小是6 NB物块的质量为1 kgC物块在010 s内克服摩擦力做功为50 JD物块在1015 s内的位移为6.25 m解析：由题图乙可知，在510 s内物块做匀速运动，故受到的摩擦力与水平推力相同，故摩擦力fF4 N，故A错误；在05 s内物块的加速度为am /s21m /s2，根据牛顿第二定律可得Ffma，解得m2 kg，故B错误；在010 s内物块通过的位移为x(510)5 m37.5 m，故克服摩擦力做功为Wffx437.5 J150 J，故C错误；撤去外力后物块产生的加速度为a2m /s2，减速到零所需时间为t s2.5 s10 m/s，所以汽车速度为15 m/s时，功率已达到额定功率，故C错误，B、D正确11(2019齐齐哈尔八中月考)某汽车发动机的额定功率为60 kW，汽车质量为5 t，汽车在运动中所受阻力的大小恒为车重的0.1倍(g取10 m/s2)(1)若汽车以额定功率启动，则汽车所能达到的最大速度是多少？当汽车速度达到5 m/s 时，其加速度是多少？(2)若汽车以恒定加速度0.5m /s2启动，则其匀加速过程能维持多长时间？解析：(1)汽车以额定功率启动，当a0时，v达到最大值vmax.则vm m/s12 m/s.当速度为5 m/s 时，牵引力FN12 000 N.则加速度a m/s21.4 m/s2.(2)由PFv，Ffma得，P(fma)v则v m/s8 m/s.匀加速直线运动的时间t s16 s.答案：(1)vm12 m/sa1.4 m/s2 (2) t16 s12质量为2 kg的物体静止在水平地面上，物体与地面间的动摩擦因数为0.2，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等t0时，物体受到方向不变的水平拉力F的作用，F的大小在不同时间段内有不同的值，具体情况如表格所示(g取10 m/s2)求：时间t/s02244668拉力F/N4848(1)4 s末拉力的瞬时功率；(2)68 s内拉力所做的功；(3)8 s内拉力的平均功率解析：(1)在02 s内，拉力等于4 N，最大静摩擦力等于4 N，故物体静止在24 s内，拉力F8 N