物理必修ⅱ鲁科功和功率学习教案

1、物理物理(wl)必修必修鲁科功和功率鲁科功和功率第一页，共35页。考点(ko din)1功1定义：一个物体(wt)受到力的作用，如果在_发生一段位移就说这个(zh ge)力对物体做了功力的方向上2公式：功是标量，力对物体做的功等于力的大小、位移大小、以及力和位移夹角的余弦的乘积W_.Fscos 第1页/共35页第二页，共35页。3对功的理解(lji)(1)讲功必须分清楚是哪个力的功，在解题时一定要注意题目中求哪个力做的功，或合力的功公式(gngsh)中 s 表示力所作用的物体的位移，表示力的方向与位移方向的夹角(2)功是标量，但有正负之分，根据 WFscos ：当90，即力与位移方向垂直(ch

2、uzh)，则 W0，力对物体不做功当90，则 W0，力对物体做负功，力充当的是阻力当0，力对物体做正功，力充当的是动力注意：力对物体做负功又可以说物体克服力做功第2页/共35页第三页，共35页。4计算(j sun)功的常用方法(1)用公式 WFscos 计算功该方法只能(zh nn)求恒力的功该公式可写成 WF(scos )(Fcos )s，即功等于力与力方向上位移的乘积或等于位移与位移方向上力的乘积(2)用公式 WPt 来计算该式一般(ybn)用于求功率恒定但力变化的情况，例如恒定功率启动的汽车(3)利用 Fs 图象求功Fs 图象与 s 轴所包围的面积即为力 F 的功的数值该方法可求变力的功

3、，尤其是 F 与 s 成线性变化关系时，例如弹簧弹力的功第3页/共35页第四页，共35页。(4)利用(lyng)功能原理求功该方法在考试中最常用，注意功是能量转化的量度，某个力做功对应某一能量转化，例如合外力的功对应物体动能的变化，重力做功对应重力势能的变化，电场力做功对应电势能的变化(5)等值法求功当求某个(mu )力的功比较困难(一般是变力)，且该力做功与某一力做功相同(一般是恒力)，可以用等值替代来求第4页/共35页第五页，共35页。1(双选)某物体同时受到三个力作用而做匀减速直线运动，其中 F1 与加速度 a 的方向相同(xin tn)，F2 与速度 v 的方向相同(xin tn)，F

4、3 与)速度(sd) v 的方向相反，则(AF1对物体做正功CF3对物体做正功BF2对物体(wt)做正功D合外力对物体(wt)做负功解析：因物体做匀减速运动，a 的方向与 v 的方向相反，故F1对物体做负功，A 错；F2与速度 v 方向相同，做正功，B 正确；F3 与 v 方向相反，做负功，C 错误；做匀减速直线运动时，合外力的方向与运动方向相反，做负功，故 D 正确BD第5页/共35页第六页，共35页。2(单选)如图 511 所示，质量为 m 的小球用长 L 的细线悬挂而静止在竖直(sh zh)位置现在用水平恒力 F 将小球拉到细线)B与竖直方向(fngxing)成角的位置在此过程中，拉力

5、F 做的功是(图 511AFLcos BFLsin CFL(1cos )DmgL(1cos )解析(ji x)：由题知 F 为水平恒力，物体的位移为 sLsin ，则WFsFLsin .第6页/共35页第七页，共35页。3(单选)(2011 年佛山一中月考)某人通过一个(y )无摩擦的定滑轮，把一只猴子匀速提高 h.第一次猴子相对绳子不动，人提拉所做的功为 W1，功率为 P1；第二次人拉动绳子的速率不变，猴子相对于绳匀速上爬，提拉的高度不变，人提拉所做的功为W2，功率(gngl)为 P2.则有( )CAP1P2，W1W2CP1P2，W1W2BP1P2，W1W2DP1P2，W1W2解析：由平衡条

6、件可知，人的拉力不变，拉绳的速率不变，因此功率相同(xin tn)；由于猴子往上爬，故猴子提高相同(xin tn)高度时，人提拉的高度较小，故做功较小第7页/共35页第八页，共35页。考点(ko din)2功率(gngl)1功率(gngl)：描述做功_的物理量快慢2定义：功跟完成功所用时间的比值叫功率3功率的计算W/tFvcos (1)P_，只能计算 t 时间内的平均功率(2)P_，若 v 为平均速度，P 为平均功率，若 v为瞬时速度，P 为瞬时功率4额定功率和实际功率(1)额定功率：机械正常工作时能输出的最大功率(2)实际功率：机械实际工作时输出的功率P 实P 额第8页/共35页第九页，共3

7、5页。在此过程中，两力的平均功率分别(fnbi)为 P1、P2，则(图 512AP1P2 BP1P2CP1P2D无法判断4(单选)如图 512 所示，质量为 m 的物体放在光滑水平面上，都是从静止开始以相同的加速度移动同样(tngyng)的距离第一次拉力 F1 方向水平，第二次拉力 F2 与水平成角斜向上拉，)B第9页/共35页第十页，共35页。解析：物体由静止开始，加速度相同、位移相同则时间、末速度相同，由动能定理，合外力做功相同，而物体所受重力、支持力都不做功，所以(suy)两次拉力做功相同由 PW/t ，W 相同、 t 相同，则 P1P2 ，B 正确【教师参考(cnko)备选题】质量 m

8、1 kg 的物体以初速度 v10 m/s 做平抛运动，运动中不计空气阻力，求经过 1 s 后重力的瞬时功率和这 1 s 中重力的平均功率(g10 m/s2)解：平抛运动(yndng)中，竖直方向有：vygt，所以 1 s 后，vy10 m/s重力的瞬时功率 P 瞬mgvy100 W；第10页/共35页第十一页，共35页。考点(ko din) 3机车启动(qdng)问题1机车以恒定功率启动(qdng)的运动过程(1)阶段一：变加速运动运动规律：加速度逐渐减小的变加速直线运动，对应图513 中的 OA 段第11页/共35页第十二页，共35页。(2)阶段二：匀速运动(yndng)过程分析：Pfvm.

9、运动(yndng)规律：以速度 vm做匀速直线运动(yndng)，对应图 513中的 AB 段图 513图 514第12页/共35页第十三页，共35页。2机车以恒定的加速度启动的运动(yndng)过程(1)阶段一：匀加速运动(yndng)运动(yndng)规律：以加速度 a 做匀加速直线运动(yndng)，对应图 514 中的 OA 段，匀加速运动(ji s yn dn)能维持的时间 t0vma.(2)阶段二：变加速运动第13页/共35页第十四页，共35页。运动规律：加速度逐渐减小的变加速直线运动，对应(duyng)图514 中的 AB 段(3)阶段三：匀速运动过程(guchng)分析：Ffa

10、0v 达到最大值 vmP 额.f运动规律(gul)：以速度 vm做匀速直线运动，对应图 514中的 BC 段第14页/共35页第十五页，共35页。5(双选)关于汽车在水平路上运动，下列(xili)说法中正确的是()CDA汽车以额定功率启动，在速率达到最大以前，加速度是在不断增大的B汽车以恒定加速度启动，在速度达到最大以前，牵引力是不断增大的C汽车启动后以最大速度行驶(xngsh)，则牵引力等于阻力D汽车以最大速度行驶(xngsh)后，若要减小速度，可减小牵引功率第15页/共35页第十六页，共35页。解析(ji x)：汽车以额定功率启动，由 PFv，速度变大，牵引力变小，由 FFfma 知加速度

11、变小，A 项错；汽车以恒定加速度启动，由FFfma，F 不变，只有当功率达到额定功率之后，力F 才变小做变加速运动，所以 B 项错；汽车加速启动，当加速度为零时，速度最大，由 FFfma、a0，可知牵引力等于阻力，C 项正确；汽车以最大速度行驶后，减小功率，由 PFv，F 减小，汽车做减速运动，所以 D 项正确第16页/共35页第十七页，共35页。6(2011 年广州增城中学检测(jin c)汽车发动机的功率为 60 kW，若其质量为 5103 kg，在水平路面上行驶时，所受阻力恒为车重的 0.1 倍，g 取 10 m/s2.求：(1)汽车保持其额定功率( dn n l)不变，从静止启动后能达

12、到的最大速度(sd)是多大？(2)若汽车从静止开始，保持以 0.5 m/s2 的加速度做匀加速直线运动，这一过程能维持多长时间？第17页/共35页第十八页，共35页。第18页/共35页第十九页，共35页。热点(r din) 1类似机车启动问题的分析(fnx)与计算【例 1】(2010 年福建卷)如图 515 所示，物体 A 放在足够长的木板 B 上，木板 B 静止置于水平面上t0 时，电动机通过水平细绳以恒力 F 拉木板 B，使它做初速度为零、加速度aB1.0 m/s2 的匀加速直线运动已知 A 的质量 mA和 B 的质量mB 均为 2.0 kg，A、B 之间的动摩擦因数10.05，B 与水平

13、面之间的动摩擦因数20.1，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小(dxio)视为相等，重力加速度 g 取 10 m/s2.求：第19页/共35页第二十页，共35页。图 515(1)物体(wt) A 刚运动时的加速度 aA；(2)t1.0 s 时，电动机的输出功率 P；(3)若 t1.0 s 时，将电动机的输出功率立即调整为 P5 W，并在以后的运动过程中始终保持这一功率不变，t3.8 s 时物体 A 的速度(sd)为 1.2 m/s.则在 t1.0 s 到 t3.8 s 这段时间内木板 B 的位移为多少？第20页/共35页第二十一页，共35页。第21页/共35页第二十二页，共35页。第22页/共35页

14、第二十三页，共35页。不管对哪种启动(qdng)方式，机动车的功率均是指牵引力的功率(PF 牵v)，对启动过程的分析也都是用分段分析法，并且将牛顿第二定律(F 牵f 阻ma)和运动学公式相结合进行综合分析有时也应用动能定理求解，尤其是恒定(hngdng)功率这个过程求功可用 WPt 来求1(2009 年四川卷)图 516 为修建高层建筑常用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(boch)该功率直到重物做 vm1.02 m/s 的匀速运动取 g10 m/s2

15、，不计额外功求：第23页/共35页第二十四页，共35页。(1)起重机允许输出(shch)的最大功率(2)重物做匀加速运动(ji s yn dn)所经历的时间和起重机在第 2 秒末的输出功率图 516第24页/共35页第二十五页，共35页。解：(1)设起重机允许输出的最大功率为 P0，重物(zhn w)达到最大速度(sd)时，拉力 F0等于重力P0F0vmF0mg代入数据(shj)，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，匀加速运动经历时间为 t1，有：P0Fv1Fmgma第25页/共35页第二十六页，共35页。v1

16、at1由式并代入数据(shj)，得：t15 st2 s 时，重物处于匀加速运动(ji s yn dn)阶段，设此时速度为 v2，输出功率(gngl)为 P，则v2atPFv2由式并代入数据，得：P2.04104 W.第26页/共35页第二十七页，共35页。热点(r din) 2根据图象(t xin)解决功及功率问题【例 2】(双选)(2010 年新课标卷)如图 517 所示，在外力(wil)作用下某质点运动的 vt 图象为正弦曲线从图中可以判断(图 517A在 0t1时间内，外力做正功ADB在 0t1 时间内，外力的功率逐渐增大C在 t2 时刻，外力的功率最大D在 t1t3 时间内，外力做的总

17、功为零第27页/共35页第二十八页，共35页。解析：0t1时间内，物体速度由 0 增加到最大，由动能定理可知外力做正功，选项 A 正确图象斜率表示加速度，0t1时间内，加速度逐渐减小到零，根据 PFvmav，外力的功率先增大后减小，到 t1时刻为零，选项 B 错误(cuw)t2 时刻，外力功率 PFv0，选项 C 错误(cuw)在 t1t3 时间内，速度从正向最大，到负向最大，但动能不变，由动能定理，外力做的总功为零，选项 D 正确要从图象中看出(kn ch)物体的运动，得出力与运动的关系(gun x)，用 WFscos 求功，用 PFv 或者 PW/t 求功率，有时还需结合牛顿运动定律求力，

18、用动能定理等来求功的大小第28页/共35页第二十九页，共35页。2(双选)(2010 年汕头金山中学模拟(mn)物体沿直线运动的 vt 关系如图 518 所示，已知在第 1 s 内合外力对物体做的功为 W，则()CD图 518A从第 1 s 末到第 3 s 末合外力(wil)做功为 4WB从第 3 s 末到第 5 s 末合外力(wil)做功为2WC从第 5 s 末到第 7 s 末合外力(wil)做功为 WD从第 3 s 末到第 4 s 末合外力(wil)做功为0.75W第29页/共35页第三十页，共35页。易错点：对力做功的理解(lji)【例 1】(单选)如图 519 所示，木板可绕固定水平轴

19、 O转动木板从水平位置 OA 缓慢转到 OB 位置，木板上的物块始终相对于木板静止在这一过程中，物块的重力势能增加了 2 J用 FN 表示物块受到的支持力，用 Ff 表示物块受到的摩擦力在此过程中，以下判断(pndun)正确的是()第30页/共35页第三十一页，共35页。图 519AFN 和 Ff 对物块都不做功(zugng)BFN 对物块做功(zugng)为 2 J，Ff 对物块不做功(zugng)CFN 对物块不做功(zugng)，Ff 对物块做功(zugng)为 2 JDFN 和 Ff 对物块所做功(zugng)的代数和为 0错解分析：错解 1：受物块在斜面(ximin)上运动的思维定式的影响，认为支持力不做功，摩擦力做功，错选 C.错解 2：对物块受力分析不充分，认为物块缓慢移动，FN和 Ff 对物块所做功的代数和为 0，错选 D.答案：答案：B第31页/共35页第三十二页，共35页。正确解析：由做功的条件可知：只要有力，并且