高一物理功和功率

快乐向前冲快乐向前冲 福清繁星教育福清繁星教育 个性化辅导中心个性化辅导中心 用用 赏赏 识识 教教 育 让育 让 孩孩 子子 快快 乐乐 学学 习 向习 向 100100 分分 冲冲 刺 刺 1 高一物理必修版 2 课件 第一章 功和功率 一 机械功一 机械功 1 功的概念 1 功所描述的是力的空间积累效应 物体受到力的作用 如果在力的方向上发生一段位移 就说 力对物体做了功 在国际单位制中 功的单位是 焦耳 2 功是过程量 过程量 即做功必须经过一段时间 2 功的两个要素 1 力 2 在力的方向上发生位移 3 功的公式 1 若恒力大小为 F 物体位移为 S 力与位移夹角为 则功的公式可写为 W F Scos 2 式中的 F 应为恒力 F 可以是某一个力 也可以是物体受的合外力 功的公式即可以计算某个 力做功 也可以计算合力做功 3 功是标量 只有大小没有方向 功是标量 只有大小没有方向 因此合外力的功等于其各力做功的代数和 4 功的正 负与零功 根据功的计算公式 W FScos 可得出下列几种情况 当 90 时 cos 0 则 W 0 即力对物体不做功 例如圆周运动的向心力 当 90 时 cos 0 则 W 0 此时力 F 对物体做正功 当 90 时 cos 0 则 W 0 为负值 此力做负功 叫物体克服此力做功 二 功率二 功率 1 功率的概念 1 功率是描述做功快慢的物理量 也就是说 功率等于功跟完成这些功所用时间的比值 2 功率是标量 国际单位制中功率的单位为瓦 W 2 功率的公式 1 P W t 2 P FVcos 说明 1 公式 1 是定义式 但中学阶段只能用它计算平均功率 而 2 式可用于计算瞬时功率和平均功率 2 对于机车 由于 F 与 v 一般方向一致 故 2 式可写为 P Fv 机车在实际运行中有两种理想模式 额定功率下运行 机车运行时受两个力 牵引力 F 和阻力 f 设输出功率为 P 行驶速度为 v 那么 P Fv 机车刚开动时 行驶速度 v 较小 牵引力较大 在所受阻力 f 不变时 这时 F f 机车加 速行驶 随着 v 的增大 由 P Fv 知 F 减小 f 增大 当 F f 时 机车以最大速度 vm 匀速行驶 这时 输出功率P Fmax fmax 匀加速起动的运动过程是 先是牵引力 F 恒定 输出功率 P 随物体运动 v 的增大而增大 在阻 力 f 一定时 加速度 a 恒定 物体做匀加速运动 当输出功率增大到等于额定功率后不能在增大 此后 速度再增大就需减少牵引力 故物体再做变加速运动直至到达最大速度 例例 1 1 一质量为m的小球 用长为l的轻绳悬挂于O点 小球在水平拉力F作用下 从平衡位 置P点很缓慢地移动到Q点 如图 1 所示 则拉力F所做的功为 A mglcos B mgl 1 cos C Flcos D Fl 例例 2 2 如图 6 所示 斜面倾角为 质量为m的滑块距挡板P为s 以初速度v 沿斜面上滑 滑块与斜面间的动摩擦因数为 滑块所受 图 1 F O P Q l 快乐向前冲快乐向前冲 福清繁星教育福清繁星教育 个性化辅导中心个性化辅导中心 用用 赏赏 识识 教教 育 让育 让 孩孩 子子 快快 乐乐 学学 习 向习 向 100100 分分 冲冲 刺 刺 2 摩擦力小于滑块重力沿斜面的分力 若滑块每次与挡板相碰均无机械能损失 求滑块经过的路程有多 大 例例 3 3 如图 8 所示 一个质量为m的圆环套在一根固定的水平直杆上 环与杆的动摩擦因数为 现给环一个向右的初速度v0 如果在运动过程中还受到一个方向始终竖直向上的力F的作用 且 k为常数 v为环的运动速度 试讨论环在整个运动过程中克服摩擦力所做的功 假设杆足kvF 够长 例例 4 4 质量 m 5t 的汽车从静止出发 以 a 1m s2的加速度沿水平直路作匀加速运动 汽车所受 的阻力等于车重的 0 06 倍 求汽车在 10s 内的平均功率和 10s 末的瞬时功率 取 g 10m s2 练习 练习 1 质量为 5 103 kg 的汽车在水平路面上由静止开始以加速度 a 4m s2 做匀加直线运动 所受的 阻力是 2 0 103N 汽车启动后第 1 秒末发动机的瞬时功率是 A 4kW B 40kW C 22 kW D 88kW 2 起重机竖直吊起质量为 m 的重物 上升的加速度是 a 上升的高度是 h 则起重机对货物所 做的功是 A mgh B mah C m g a h D m g a h 3 人的心脏每跳一次大约输送 8 10 5 m3的血洗 正常人血压 可看作心脏压送血液的压强 的 平均值约为 1 5 104 Pa 心跳约每分钟 70 次 据此估测心脏工作的平均功率为 4 起重机将质量为 100kg 的重物竖直向上移动了 2 m 不计阻力 g 取 9 8 m s2 1 若将重物匀速提高 则拉力对重物做功 W J 重力对物体做功 WG J 2 若将重物匀加速提高 加速度 a1 0 2m s2 则拉力对重物做功 W J 重力对物体 做功 WG J 3 若将重物匀减速下降 加速度大小 a2 0 2m s2 则拉力对重物做功 W J 重力对物 体做功 WG J 5 如图所示 质量为 M 的长木板放在光滑的水平面上 一个质量为 m 的滑块以某一速度沿木板 表面从 A 端滑到 B 端 在木板上前进了 L 而木板前进了 s 若滑块与木板间的动摩擦系数为 则摩 擦力对滑块做的功为 对木板做的功为 F 图 8 快乐向前冲快乐向前冲 福清繁星教育福清繁星教育 个性化辅导中心个性化辅导中心 用用 赏赏 识识 教教 育 让育 让 孩孩 子子 快快 乐乐 学学 习 向习 向 100100 分分 冲冲 刺 刺 3 一 单项选择题 答案填在答题卡上 共一 单项选择题 答案填在答题卡上 共 5050 分 分 1 关于功率公式和P Fv的说法正确的是 t W P A 由知 只要知道W和t就可求出任意时刻的功率 t W P B 由 P Fv 只能求某一时刻的瞬时功率 C 从 P Fv 知汽车的功率与它的速度成正比 D 从 P Fv 知当汽车发动机功率一定时 牵引力与速度成反比 2 两个物体质量比为 1 4 速度大小之比为 4 1 则这两个物体的动能之比为 A 1 1 B 1 4 C 4 1 D 2 1 3 下列关于运动物体所受合外力做功和动能变化的关系正确的是 A 如果物体所受合外力为零 则合外力对物体做的功一定为零 B 如果合外力对物体所做的功为零 则合外力一定为零 C 物体在合外力作用下做变速运动 动能一定发生变化 D 物体的动能不变 所受合外力一定为零 4 两个质量不同的物体 放在同一个水平面上 用相同的水平拉力分别使它们通过 相同的位移 下列判断正确的是 A 拉力对质量大的物体做功多 B 拉力对质量小的物体做功多 C 拉力对两个物体做功相等 D 以上说法都不对 5 某人用手将1kg物体由静止向上提起1m 这时物体的速度为2m s 则下列说法正确 的是 A 手对物体做功2J B 合外力做功2J C 合外力做功12J D 物体重力做功 10J 6 关于机械能是否守恒的叙述 正确的是 A 做匀速直线运动的物体机械能一定守恒 B 做变速运动的物体机械能不能守恒 C 外力对物体做功为零时 机械能一定守恒 D 若只有重力对物体做功 物体的机械能一定守恒 7 质量约为 0 5kg的足球被脚踢出后 在水平地面上沿直线向前 运动约 50m后停止 假定运动员踢球时脚对球的平均作用力为 300N 足球在地面运动过程 中所受阻力恒为其重力的 0 06 倍 则运动员踢球时脚对足球做的功为下列哪一个数值 A 0 5J B 15J C 250J D 15000J A B FF 快乐向前冲快乐向前冲 福清繁星教育福清繁星教育 个性化辅导中心个性化辅导中心 用用 赏赏 识识 教教 育 让育 让 孩孩 子子 快快 乐乐 学学 习 向习 向 100100 分分 冲冲 刺 刺 4 8 两个质量相等的物体 分别从两个高度相等而倾角不同的光滑斜面顶从静止开始 下滑 则下列说法不正确的是 A 到达底部时重力的功率相等 B 到达底部时速度大小相等方向不同 C 下滑过程中重力做的功相等 D 到达底部时动能相等 9 在光滑水平面上 一个人用 100N 的力与水平方向成 60o 角推一个箱子前进 6m 如图所示 则推力所做的功是 A 100J B 300J C 300 3 J D 600J 10 关于摩擦力做功 下列说法中正确的是 A 静摩擦力一定不做功 B 滑动摩擦力一定做负功 C 静摩擦力和滑动摩擦力都可能做正功 D 静摩擦力和滑动摩擦力都可能做负功 二 填空题 共二 填空题 共 3030 分 分 11 如图 用F 40 的水平推力推一个质量 3 0 kg的木块 使其沿 着光滑斜面向上移动2 则在这一过程中 F做的功为 J 重力做的 功为 J 12 质量10t的汽车 额定功率是60kw 在水平路面上行驶的最大速度 为15m s 设它所受运动阻力保持不变 则汽车受到的运动阻力是 13 有一艘质量为 1 0 107千克的轮船 发动机的额定功率是 1 8 108瓦 假设 所受的阻力为 1 2 107牛 且始终保持不变 当发动机的输出功率等于它的额定功率 航行速度为 9 米 秒时 轮船发动机的牵引力是 牛 加速度的大小是 米 秒 2 这艘轮船长时间能保持的最大航行速度是 米 秒 三 实验题和计算 实验题和计算 2020 分 分 14 质量为 kg 的物体在竖直向上的拉力F 100 N 的作用下由静止开始运动了 5 s g取 10 m s2 1 物体在 5s 内的位移为多少 2 则拉力 所做的功为多少 3 5 s 内拉力的功率为多少 4 s 末拉力的功率为多少 快乐向前冲快乐向前冲 福清繁星教育福清繁星教