2013届高考物理一轮 专题13 功 功率学案 新课标.pdf

2013 届高三新课标物理一轮原创精品学案 专题 13 功 功率2013 届高三新课标物理一轮原创精品学案 专题 13 功 功率 教学目标 教学目标 1 理解功的概念 会计算有关功的问题 2 理解功率的概念 会计算有关功率的问题 3 会讨论有关机车的起动问题 来源 本讲重点 本讲重点 1 功的概念 功的计算 2 功率的概念 功率的计算 本讲难点 本讲难点 功和功率的计算 考点点拨 考点点拨 1 功的分析与计算 2 一对作用力和反作用力做功的特点 来源 3 功率的分析与计算 4 机车的两种起动问题 第一课时 二 重难点阐释 二 重难点阐释 1 功 功是力的空间积累效应 它和位移相对应 也和时间相对应 计算功的方法有两种 按照定义求功 即 W Fscos 在高中阶段 这种方法只适用于恒力做功 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 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 这里求得的功是该过程中外力对物体做的总功 或者说是合外力做的功 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 2 功率 功率的定义式 t W P 所求出的功率是时间t内的平均功率 功率的计算式 P Fvcos 其中 是力与速度间的夹角 该公式有两种用法 求某一时刻的瞬时功率 这时F是该时刻的作用力大小 v取瞬时值 对应的P为F在该 时刻的瞬时功率 来源 当v为某段位移 时间 内的平均速度时 则要求这段位移 时间 内F必须为恒力 对 应的P为F在该段时间内的平均功率 二 高考要点精析二 高考要点精析 例 2 用力将重物竖直提起 先是从静止开始匀加速上升 紧接着匀速上升 如果前后两 过程的运动时间相同 不计空气阻力 则 A 加速过程中拉力做的功比匀速过程中拉力做的功大 B 匀速过程中拉力做的功比加速过程中拉力做的功大 C 两过程中拉力做的功一样大 D 上述三种情况都有可能 考点精炼 考点精炼 1 某人用 300N 的水平推力 把一个质量为 50kg 的木箱沿水平路面加速推动 10m 后来又 把它匀速举高 2m 这个人对木箱共做功多少 2 如图所示 均匀长直木板长L 40cm 放在水平桌面上 它的右端与桌边相齐 木板质量 m 2kg 与桌面间的摩擦因数 0 2 今用水平推力F将其推下桌子 则水平推力至少做功为 g 取 10 s 2 A 0 8JB 1 6JC 8JD 4J 二 一对作用力和反作用 二 一对作用力和反作用力做功的特点 考点点拨 力做功的特点 考点点拨 1 一对作用力和反作用力在同一段时间内 可以都做正功 或者都做负功 或者一个做 正功 一个做负功 或者都不做功 2 一对作用力和反作用力在同一段时间内做的总功可能为正 可能为负 也可能为零 3 一对互为作用反作用的摩擦力做的总功可能为零 静摩擦力 可能为负 滑动摩擦力 但不可能为正 例 3 关于力对物体做功 以下说法正确的是 A 一对作用力和反作用力在相同时间内做的功一定大小相等 正负相反 B 不论怎样的力对物体做功 都可以用W Fscos C 合外力对物体不作功 物体必定做匀速直线运动 D 滑动摩擦力和静摩擦力都可以对物体做正功或负功 解析 一对作用力和反作用力一定大小相等 方向相反 而相互作用的两物体所发生的位 移不一定相等 它们所做的功不一定大小相等 所以 它们所做的功不一定大小相等 正负 相反 公式W Fscos 只适用于恒力功的计算 合外力不做功 物体可以处于静止 滑动 摩擦力 静摩擦力都可以做正功或负功 如 在一加速行驶的卡车上的箱子 若箱子在车上 打滑 有相对运动 箱子受滑动摩擦力 此力对箱子做正功 若箱子不打滑 无相对运动 箱子受静摩擦力 对箱子也做正功 故 D 是正确的 答案 D 考点精炼 考点精炼 3 如图所示 斜面Q放在光滑的水平面上 斜面光滑 把小物块 P 放在斜面Q的顶端由静 止滑下的过程中 P对Q的弹力对Q做的功为W1 Q对P的弹力对P做的功为W2 则下列关 系正确的是 A W1 0 W2 0 B W1 0 W2 0 C W1 0 W2 0 D W1 0 W2 0 且W1 W2 0 第二课时 三 功率的分析与计算 三 功率的分析与计算 考点精炼 考点精炼 4 一个倾角为 30 的光滑斜面长为L高为h 一质量为m的物体从顶端静止开始下滑 当 所用时间是滑到底端的时间的一半时 重力做功为 重力做功的瞬时功率为 重力做功的平均功率为 来源 四 机车的两种起动问题 考点点拨 四 机车的两种起动问题 考点点拨 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P Fv和F f ma 1 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 f P F P v mm m 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 P Q v a f F 这时匀加速运动结束 其最大速度为 m mm m v f P F P v 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 F s计算 不能用W P t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 5 一列火车总质量M 500 t 机车发动机的额定功率P 6 10 5 W 在轨道上行驶时 轨道对列车的阻力Ff是车重的 0 01 倍 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v1 1 m s 和v2 10 m s 时 列车的瞬时加速度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 5m s 2的加速度做匀加速运动 这一过程维持的最长时间 考点精炼 考点精炼 5 额定功率为 8W 的玩具汽车 质量为 2kg 汽车在水平桌面上由静止开始以a 0 5m s 2做 匀加速直线运动 在运动过程中汽车的最大速率可达 2m s 求 1 汽车牵引力为多大 匀加速运动过程可维持多长时间 2 汽车在匀加速运动过程中 牵引力 摩擦力对其各做多少功 考点精炼参考答案考点精炼参考答案 1 解 沿水平路面推行时 人对木箱做功为 W1 F1s1 300 10J 3 10 3J 匀速举高时 人对木箱的托力F2 mg 人对木箱做功为 W2 F2S2 mgs2 50 10 2J 1 10 3J 所以全过程中人对木箱做的功为 W W1 W2 4 10 3J 5 解 1 玩具汽车先匀加速 后变加速 最终匀速运动 设牵引力为F1 摩擦力为F2 则P F2vm 解得 F2 4N 根据牛顿第二定律有 F1 F2 ma 得 F1 F2 ma 5N 设匀加速运动能达到的最大速度为vm 则 P F1vm 解得 vm 1 6m s 又vm at 所以 匀加速运动过程可维持的时间t m v a 3 2s 三 考点落实训练三 考点落实训练 1 一辆小车原先在平直公路上做匀速直线运动 从某时刻起 小车所受到的牵引力F和阻 力F1随时间的变化规律如图 甲 所示 则作用在小车上的牵引力的功率随时间变化规律 是图 乙 中的 2 测定运动员体能的一种装置如图所示 运动员质量m1 绳拴在腰间沿水平方向跨过滑轮 不计滑轮摩擦 质量 悬挂重物m2 人用力蹬传送带而人的重心不动 使传送带上侧以 速率v向右运动 下面是人对传送带做功的四种说法 人对传送带做功 人对传送带不做功 人对传送带做功的功率为m2gv 人对传送 带做功的功率为 m1 m2 gv 以上说法正确的是 A B C 只有 D 只有 3 在光滑水平面和粗糙水平面上推车 如果所用的推力相同并通 过相同的路程 则推力对车所做的功是 A 一样大B 在光滑水平面上做功较多 C 在粗糙水平面上所做功较大D 要由小车通过这段路程的时间来决定 来源 4 起重机的吊钩下挂着质量为 m 的木箱 如果木箱以加速度 a 匀减速下降了高度 h 则木 箱克服钢索拉力所做的功为 A mgh B m ga h C m ga h D m a g h 8 汽车在水平路面上行驶 在下列情况下可以断定汽车的牵引功率必保持恒定的是 A 牵引力恒定B 速度与阻力恒定C 加速度恒定D 加速度与阻力恒定 9 起重机用钢丝绳把一个质量为 2 0 10 3kg 的货物从静止开始起吊 提升的加速度为 0 2m