高中物理一轮精品复习学案.doc

2012年物理一轮复习学案：第1节 功和功率【高考目标定位】1、 功和功率 2、 动能和动能定理 3、 重力做功与重力势能 4、 功能关系、机械能守恒定律及其应用 【考纲知识梳理】一、功1、概念：一个物体受到力的作用，并且在这个力的方向上发生了一段位移，就说这个力对物体做了功。2、做功的两个必要因素： 力和物体在力的方向上的位移3、公式：WFScos （为F与s的夹角）功是力的空间积累效应。 4、功的正负判断 0 90 力F对物体做正功, = 90 力F对物体不做功, 90180 力F对物体做负功。二、功率1、功率的定义：功跟完成这些功所用时间的比值叫做功率，它表示物体做功的快慢2、功率的定义式：，所求出的功率是时间t内的平均功率。 3、计算式：P=Fvcos , 其中是力F与速度v间的夹角。用该公式时，要求F为恒力。（1）当v为即时速度时，对应的P为即时功率；（2）当v为平均速度时，对应的P为平均功率。（3）重力的功率可表示为 PG =mgv ，仅由重力及物体的竖直分运动的速度大小决定。 （4）若力和速度在一条直线上,上式可简化为 Pt=Fvt【要点名师精解】一、几种求功的方法： 1、按照定义求功。即：W=Fscos。公式中F是做功的力；S是F所作用的物体发生的位移；而则是F与S间的夹角。这种方法也可以说成是：功等于恒力和沿该恒力方向上的位移的乘积。具体求功时可以有两种处理办法（1）W等于力F乘以物体在力F方向上的分位移scos，即将物体的位移分解为沿F方向上和垂直F方向上的两个分位移（2）W等于力F在位移s方向上的分力Fcos乘以物体的位移s，即将力F分解为沿s方向和垂直s方向的两个分力在高中阶段，这种方法只适用于恒力做功。至于变力做功的计算，通常可以利用功能关系通过能量变化的计算来了解变力的功。2、W=Pt3、用动能定理W=Ek或功能关系求功。当F为变力时，高中阶段往往考虑用这种方法求功。这种方法的依据是：做功的过程就是能量转化的过程，功是能的转化的量度。如果知道某一过程中能量转化的数值，那么也就知道了该过程中对应的功的数值4、能量的转化情况求，（功是能量转达化的量度）5、F-s图象，图象与位移轴所围均“面积”为功的数值6、多个力的总功求解（1）用平行四边形定则求出合外力，再根据wFscos计算功注意应是合外力与位移s间的夹角（2）分别求各个外力的功：W1F1 scos1， W2=F2scos2再求各个外力功的代数和7、做功意义的理解问题：做功意味着能量的转移与转化，做多少功，相应就有多少能量发生转移或转化。【例1】如图所示，带有光滑斜面的物体B放在水平地面上，斜面底端有一重G=2 N的金属块A，斜面高，倾角600，用一水平推力F推A，在将A从底端推到顶端的过程中,A和B都做匀速运动，且B运动距离L=30 cm，求此过程中力F所做的功和金属块克服斜面支持力所做的功 解析：此题应先求出两个力的大小，再由公式WFscosa求解，如图所示由物体平衡条件： FGtan2tan600 N，斜面的水平宽度l=hcot由勾股定理得金属块A的位移，F与s的夹角设为2，则，2=300力F做功：W1=Fscos2=或. W1=Fscos2=F（l+L）FN与s的夹角1=900（一2）900（600一300）1200故克服支持力N所做的功 WN=一FNscos1200二、汽车的两种起动问题汽车的两种加速问题。当汽车从静止开始沿水平面加速运动时，有两种不同的加速过程，但分析时采用的基本公式都是和F-f =ma1、恒定功率的加速。由公式P=Fv和F-f=ma知，由于P恒定，随着v的增大，F必将减小，a也必将减小，汽车做加速度不断减小的加速运动，直到F=f，a=0，这时v达到最大值。可见恒定功率的加速一定不是匀加速。这种加速过程发动机做的功只能用W=Pt计算，不能用W=Fs计算（因为F为变力）。2、恒定牵引力的加速。由公式P=Fv和F-f=ma知，由于F恒定，所以a恒定，汽车做匀加速运动，而随着v的增大，P也将不断增大，直到P达到额定功率Pm，功率不能再增大了。这时匀加速运动结束，其最大速度为，此后汽车要想继续加速就只能做恒定功率的变加速运动了。可见恒定牵引力的加速时功率一定不恒定。这种加速过程发动机做的功只能用W=Fs计算，不能用W=Pt计算（因为P为变功率）。要注意两种加速运动过程的最大速度的区别【例2】质量为m = 4000kg的卡车，额定输出功率为P=60 kW。当它从静止出发沿坡路前进时，每行驶100 m，升高5m，所受阻力大小为车重的0.1倍，取g=10 m/s2 .试求：(1)卡车能否保持牵引力为8000 N不变在坡路上行驶？(2)卡车在坡路上行驶时能达到的最大速度为多大？这时牵引力为多大？(3)如果卡车用4000 N牵引力以12m/s的初速度上坡，到达坡顶时，速度为4 m/s,那么卡车在这一段路程中的最大功率为多少？平均功率是多少？分析:汽车能否保持牵引力为8000 N上坡要考虑两点：第一，牵引力是否大于阻力？第二，汽车若一直加速，其功率是否将超过额定功率，依P=Fv解。本题考查了汽车牵引力恒定时功率的计算。不少同学在得到F f + mgsin后，立即做出结论：汽车可以保持牵引力8000 N不变上坡；而没有考虑到汽车由于加速，速度不断增大，其功率不断增大，如果坡路足够长，这种运动方式是不允许的。解：分析汽车上坡过程中受力情况如图所示：牵引力F,重力mg4104N，fkmg4103 N，支持力N，依题意sin5/100。（1）汽车上坡时，若F8000N,而fmgsin410341041/206103 N,即F f +mgsin,汽车将加速上坡，速度不断增大，其输出功率P=Fv也不断增大，长时间后，将超出其额定输出功率，所以，汽车不能保持牵引力为8000N不变上坡。 (2)汽车上坡时，速度越来越大，必须不断减小牵引力以保证输出功率不超过额定输出功率，当牵引力F= f + mgsin=6103 N时，