高中物理 第1章 功和功率整合提升学案 鲁科版必修2.doc

功和功率一、功的计算1公式wfscos ，s是物体相对地面的位移，f为恒力流程图如下：2变力做功的计算(1)将变力做功转化为恒力做功当力的大小不变，而方向始终与运动方向相同或相反时，这类力的功等于力和路程的乘积(2)当变力做功的功率p一定时，如机车恒定功率启动，可用wpt求功(3)图象法：若已知fs图象，则变力的功可用fs图象下的面积表示如图1所示，s轴上方的面积表示力对物体做正功的多少，s轴下方的面积表示力对物体做负功的多少例1将一质量为m的小球竖直向上抛出，小球上升h后又落回地面，在整个过程中受到的空气阻力大小始终为f，则关于这个过程中重力与空气阻力所做的功，下列说法正确的是()图1a重力做的功为2mgh，空气阻力做的功为2fhb重力做的功为0，空气阻力做的功也为0c重力做的功为0，空气阻力做的功为2fhd重力做的功为2mgh，空气阻力做的功为0例2一物体在变力f的作用下沿s轴做直线运动力f随位移s的变化情况如图2所示，则在016 m位移内力对物体做的功为()图2a40 j b80 jc60 j d120 j二、功率的两个公式p和pfv的区别1p只能计算平均功率，而pfv能计算平均功率和瞬时功率2应用公式pfv时需注意(1)f与v方向在同一直线上时：pfv.(2)f与v方向有一夹角时：pfvcos .例3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3所示，力的方向保持不变，则()图3a3t0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三、机车启动问题1机车的输出功率：pfv，其中f为机车的牵引力，v为机车的瞬时速度2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.3机车以恒定加速度启动，匀加速过程结束时，功率最大，速度不最大，vvm.4机车以恒定功率运行时，牵引力的功wpt.例4一列火车总质量m500 t，机车发动机的额定功率p6105 w，在轨道上行驶时，轨道对火车的阻力f是车重的0.01 倍，g取10 m/s2，求：(1)火车在水平轨道上行驶的最大速度；(2)在水平轨道上，发动机以额定功率p工作，当行驶速度为v11 m/s和v210 m/s时，火车的瞬时加速度a1、a2各是多少；(3)在水平轨道上以36 km/h速度匀速行驶时，发动机的实际功率p；(4)若火车从静止开始，保持0.5 m/s2的加速度做匀加速运动，这一过程维持的最长时间例5如图4所示为一正在施工的塔式起重机在起重机将质量m5103 kg的重物竖直吊起的过程中，重物由静止开始向上做匀加速直线运动，加速度a0.2 m/s2，当起重机输出功率达到其允许的最大值时，保持该功率直到重物做vm1.02 m/s的匀速运动取g10 m/s2，不计额外功求：图4(1)起重机允许输出的最大功率；(2)重物做匀加速运动所经历的时间和起重机在第2 s末的输出功率答案精析章末整合提升分类突破例1c重力是恒力，可以用公式wfscos 直接计算，由于位移为零，所以重力做的功为零；空气阻力在整个过程中方向发生了变化，不能直接用公式计算，可进行分段计算，上升过程和下降过程空气阻力做的功均为fh，因此在整个过程中空气阻力做的功为2fh.故选项c正确例2afs图象与s轴所围面积表示功，而48 m内做的正功与1216 m内负功的代数和为零，故016 m内的功w104 j40 j例3bd3t0时速度va12t0a2t02t0t03t0时刻瞬时功率p3f0v，故a错，b对；02t0内，力f0做的功w1f0(2t0)22t03t0内位移s2a12t0t0t2t03t0内水平力3f0做的功w23f0s203t0内平均功率.故c错，d对例4(1)12 m/s(2)1.1 m/s20.02 m/s2(3)5105 w(4)4 s解析(1)火车速度达到最大时，牵引力与阻力平衡，即ff0.01mg时火车的加速度为零，速度达最大vm，则：vm12 m/s.(2)火车恒定功率启动过程中，火车牵引力的功率保持不变，当vvm时火车加速运动，当vv11 m/s时，f16105 n，根据牛顿第二定律得：a11.1 m/s2.当vv210 m/s时，f26104 n，据牛顿第二定律得：a20.02 m/s2.(3)当v36 km/h匀速运动时，火车实际功率为：p0.01mgv5105 w.(4)火车匀加速启动过程，加速度保持不变；匀加速过程结束时，功率最大，速度不最大，即vvm，此时ffma，vat，两式联立可解得t4 s.例5(1)5.1104 w(2)5 s2.04104 w解析(1)设起重机允许输出的最大功率为p0，重物达到最大速度时，拉力f0等于重力p0f0vmf0mg代入数据，有：p05.1104 w(2)匀加速运动结束时，起重机达到允许输出的最大功率，设此时重物受到的拉力为f，速度为v1，