江苏省桃州中学高考物理一轮复习 5.1功和功率导学案 新人教版必修2.doc

必修22013届桃州中学高三物理导学案第五章 机械能【课 题】5.1 功和功率【学习目标】1正确理解功和功率的概念 2会利用功和功率的公式解释有关现象和进行计算【知识要点】一、功1功的概念 定义：一个物体受到力的作用，如果在力的方向上发生一段_，我们就说这个力对物体做了功公式：w=_物理意义：功是能量改变的_单位：焦耳(j)1焦耳=1牛米即1j=1nm2力做功的两个必要因素力；作用点在力的方向上发生了_3功的大小的计算方法(1)根据公式w=fscos计算功，此公式只适合用于_功(2)根据能量转化和守恒定律或动能定理计算功，此种方法不仅适用于恒力的功，也适用于_功(3)根据w=pt计算一段时间内做的功4功是_没有方向，但有_之分二、功率1定义：功跟完成这些功所用时间的比叫做功率用p表示，是表示物体做功_的物理量，是标量2公式：pw/t ；p=fvcos说明：式中求出_功率若功率一直不变，亦为_功率式中若v为瞬时速度，则所求p即为_功率其中为力f与物体速度v之间的夹角3单位：w，kw，1w=1j/s=1nm/s，1kw=1103w4发动机铭牌上的额定功率，指的是该机正常工作时的最大_功率，并不是任何时候发动机的功率都等于额定功率实际输出功率可在零和额定值之间取值发动机的功率即是_的功率p=fv，在功率一定的条件下，发动机产生的牵引力f跟运转速度成反比三、机动车的两种启动问题恒功率启动，机车是加速度减小的变加速运动，最后最大速度vm=p/f，速度时间图象如图所示(研究牵引力f牵，加速度a，速度v的变化情况及速度达vm的条件分析)恒力启动，机车作加速度恒定的匀加速运动，在额定功率限制下的最大速度vm=p/(fma)如再要增加速度，必须减小牵引力即减小加速度才能实现速度时间图象如图所示【典型例题】【例1】 (2011广东高考)一人乘电梯从1楼到20楼，在此过程中经历了先加速，后匀速，再减速的运动过程，则电梯支持力对人做功情况是()a加速时做正功，匀速时不做功，减速时做负功b加速时做正功，匀速和减速时做负功c加速和匀速时做正功，减速时做负功d始终做正功【例2】 (2010宁夏理综高考.18)一滑块在水平地面上沿直线滑行，t0时其速度为1 m/s.从此刻开始在滑块运动方向上再施加一水平作用力f，力f和滑块的速度v随时间的变化规律分别如图2(a)和图(b)所示设在第1秒内、第2秒内、第3秒内力f对滑块做的功分别为w1、w2、w3，则以下关系式正确的是()aw1w2w3 bw1w2w3cw1w3w2 dw1w20，w20cw10，w20 dw108. (江苏高考.9)如图所示，一根不可伸长的轻绳两端各系一个小球a和b，跨在两根固定在同一高度的光滑水平细杆上，质量为3m的a球置于地面上，质量为m的b球从水平位置静止释放，当a球对地面压力刚好为零时，b球摆过的角度为.下列结论正确的是()a60b45cb球摆动到最低点的过程中，重力对小球做功的功率先增大后减小db球摆动到最低点的过程中，重力对小球做功的功率一直增大9 (2009宁夏17改编)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()a.3t0时刻的瞬时功率为b.3t0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10(2010上海高考)物体沿直线运动的vt关系如图所示，已知在第1秒内合外力对物体做的功为w，则()a从第1秒末到第3秒末合外力做功为4wb从第3秒末到第5秒末合外力做功为2wc从第5秒末到第7秒末合外力做功为wd从第3秒末到第4秒末合外力做功为0.75w11.汽车发动机的功率为60 kw，汽车的质量为4 t，当它行驶在坡度为(sin 0.02)的长直公路上时，如图14所示，所受摩擦阻力为车重的0.1倍(g取10 m/s2)，求：(1)汽车所能达到的最大速度vm；(2)若汽车从静止开始以0.6 m/s2的加速度做匀加速直线运动，则此过程能维持多长时间？(3)当汽车以0.6 m/s2的加速度匀加速行驶的速度达到最大值时，汽车做功多少12(2011广东省广州市高三联考)在一次抗洪抢险活动中，解放军某部利用直升机抢救一重要落水物体，静止在空中的直升机上的电动机通过悬绳将物体从离飞机90 m处的洪水中吊到机舱里已知物体的质量为80 kg，吊绳的拉力不能超过1 200 n，电动机的最大输出功率为12 kw.为尽快把物体安全救起，操作人员采取的办法是：先让吊绳以最大的拉力工作一段时间，达到最大功率后电动机就以最大功率工作，当物体到达机舱时恰好达到最大速度(g取10 m/s2)求：(1)落水物体刚到达机舱时的速度；(2)这一过程所用的时间例题答案：例1 d力对物体做功的表达式为wflcos ，090时，f做正功；90时，f不做功；90180时，f做负功电梯支持力始终竖直向上，与位移同向，0，故支持力始终做正功，d正确例2 b由vt图象可知第1秒内、第2秒内、第3秒内的力和位移均为正方向，设滑块的初速度为v0，则x1t m，x2t m，x3v0t1 m，f11 n，f23 n，f32 n，有w1f1x1 j，w2f2x2 j，w3f3x32 j，所以得w1w2w3，故选b.例3 732 j解析经分析，人对绳的拉力做的功与绳对物体的拉力做的功是相同的，又因为人匀速提升物体，故物体处于平衡状态，可知绳上拉力fmg且重物上升的高度h等于右侧绳子的伸长量l由几何关系易求l2(1) m所以，人对绳子的拉力做的功wflmgh5002(1) j732 j例4. 【答案】a【解析】设f与速度的夹角为，则，力的分解，在切线上（速度方向上）合力为0，即，所以，随增大，p增大。例5 (1)12 m/s(2)1.1 m/s20.02 m/s2 (3)5105 w(4)4 s解析(1)列车以额定功率工作时，当牵引力等于阻力，即fffkmg时，列车的加速度为零，速度达最大值vm，则：vm12 m/s.(2)当v0.对于b球，由于动能增大，重力势能减小，机械能的变化不好判断，但从a的能量变化容易判断知a的机械能增大，而a、b组成的系统机械能不变，则b的机械能减小，故杆对b球做负功，w20.8. cb球下摆过程中，竖直方向的速度v先增大后减小，重力对小球做功的功率pmgv先增大后减小a对地面的压力刚好为零，说明绳的拉力ft3mg.对b球，设绕行半径为r，在最低点时，mgrmv2ftmg 得ftft3mg所以b在最低点时，a球恰好对地面压力为零9. bd02t0时间内物体做匀加速直线运动，可求得2t0时刻物体的速度为2t0.2t03t0时间内物体也做匀加速直线运动，可求得3t0时刻物体的速度为2t0t0f0t0.所以3t0时刻的瞬时功率为3f0，故b正确；02t0时间内水平力做功为f02t0，2t03t0时间内水平力做功为3f0t0，所以总功为，总功率为，所以d正确10cd11(1)12.5 m/s(2)13.9 s(3)4.16105 j解析由pfv可知，汽车在额定功率下行驶，牵引力与速度成反比当汽车的牵引力与阻力(包括爬坡时克服的下滑力)相等时，速度达最大只有当汽车牵引力不变时，汽车才能匀加速行驶，当fvp额时，匀加速运动结束，可由wfx 求出这一阶段汽车做的功(1)汽车在坡路上行驶，所受阻力由两部分构成，即f阻kmgmgsin 4 000 n800 n4 800 n又因为ff阻时，pf阻vm，所以vm m/s12.5 m/s(2)汽车从静止开始，以a0.6 m/s2匀加速行驶，由牛顿第二定律有ff阻ma所以fmakmgmgsin 41030.6 n4 800 n7.2103 n保持这一牵引力，汽车可达到匀加速行驶的最大速度vm，有vm m/s8.33 m/s由运动学规律可以求出匀加速行驶的时间与位移t s13.9 sx m57.82 m.(3)由wfx可求出汽车在匀加速阶段行驶时做功为wfx7.210357.82 j4.16105 j12(1)15 m/s(2)7.75 s解析(1)第一阶段绳以最大拉力拉着物体匀加速上升，当电动机达到最大功率时，功率保持不变，物体变加速上升，速度增大，拉力减小，当拉力与重力相等时，速度达到最大由pmfvm