高中物理功和功率

1、最新资料推荐学习重点：1、功的概念2、功的两个不可缺少的要素3、机械功的计算公式4、功率的概念及其物理意义知识要点 ：（一）功的概念1、定义：如果一个物体受到力的作用， 并且在力的方向上发生了一段位移， 物理学中就说力对物体做了功。2、做功的两个不可缺少的要素：力和物体在力的方向上发生的位移。 （分析一个力是否做功， 关键是要看物体在力的方向上是否有位移）（二）功的公式和单位1、公式：W=FScos即：力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小、力和位移夹角的余弦三者的乘积。2、功的单位：在国际单位制中功的单位是“焦耳”，简称“焦”，符号“ J” 1J=1Nm （1 焦耳 =1 牛米）3、公式

2、的适用条件：F 可以是某一个力，也可以是几个力的合力，但 F 必须为恒力，即大小和方向都不变的力。4、两种特殊情况：（从A 运动到 B）（1）力与位移方向相同，即=0W=FScos0=FS1最新资料推荐（2）力与位移方向相反，即=180W=FScos180=- FS5、公式中各字母的正负取值限制：F 和 S 分别指“力的大小”和“位移的大小”即公式中的F 和 S 恒取正值， 指力和位移之间的夹角，也就是力的方向和位移的方向之间的夹角， 的取值范围是： 0 180。6、参考系的选择：位移与参考系的选取有关，所以功也与参考系的选取有关。在中学范围内，计算时一律取地面或相对于地面静止的物体作为参考系

3、。（三）正功与负功1、功的正负完全取决于 的大小：（1）当 0 0，W0，此时力 F 对物体做正功，该力称为物体的“动力”。（2）当 =90时， cos=0，w=0，此时力 F 对物体做零功，或称力对物体不做功。（3）当 90180时， cos0，Wf ，则汽车做加速运动。随着速度 v 的增大，由 P0=Fv 可知， F 逐渐减小，所以汽车的加速度逐渐减小， 汽车做加速度逐渐减小的加速运动， 当 F 减小至与3最新资料推荐f 相等时，即 F=f ，汽车的速度达到最大， vm，此后汽车以速度vm做匀速直线运动。特别地，如果汽车以额定功率P 额 启动、运行，由上面的分析可知，汽车所能达到的最大速度

4、就是这个过程可以简单地表示成：v 小 ，F 大 ，a 大vFF=F-f avFF=fvm（2）以恒定牵引力 F0（ F0f ）启动：汽车刚开动时，行驶速度 v 较小， P 实P 额 ，由于 F=F0-f 是恒定的，所以加速度 a 也是恒定的，汽车做匀加速直线运动， 随着 v 的增大，汽车的实际功率 P 实 =F0 v逐渐增大，当 P 实 =P额 时，安全运行的要求使得此后汽车的牵引力必须减小，则加速度a 逐渐减小，汽车开始做加速度逐渐减小的加速运动，当F=f时，汽车的速度达到最大，vm，此后汽车以 vm做匀速直线运动。这个过程可以简单地表示成：F0 不变，v 小 ，P 实 =F0vP 额，F=

5、F0-f 不变 a 不变 v P 实 P 实=P 额 ，v F F=F-f a v F F=f vm（3）两种启动方式的v-t图线如下图所示：以恒定功率启动以恒定牵引力启动典型例题：例 1、一个质量 m=1kg的物体，受到与斜面平行向上的拉力 F=10N，沿斜面向上做匀速直线运动，从斜面底端运动到斜面顶端，已知斜面的倾角为370，高4最新资料推荐为 H=3m,求各力对物体所做的功，以及各力对物体所做的总功。（g 取 10m/s2）分析：物体从斜面底端匀速滑至顶端， 由此可见物体所受到的合外力为零。 这是本题的一个突破口， 对物体进行受力分析， 然后通过所给的 F 的大小，以及质量的大小，推导出

6、其它各力的大小， 在确定了物体所受各力的大小之后， 应确定各力与物体位移之间的夹角，再根据求功的公式进行计算。求合力对物体做的功， 可以直接将合力、 位移、合力与位移的夹角代入公式计算，也可以求各分力做的功，合力功等于分力功的代数和。两种方法都可以，在本题中由于合外力为零， 因此可直接由 W=FScos 得出合力功为零， 当然也可以由各分力的功的代数和来验证。解：对物体进行受力分析（先假设物体受到斜面对它的滑动摩擦力 f ），对各力进行正交分解，由于物体做匀速运动，所以 F =0x 轴： mgsin37+ f=Fy 轴： mgcos37=N物体的位移WG=mgscos(90 +37)=105(

7、-)=-30(J)WF=Fscos0=105=50(J)Wf=f scos180=45(-1)=-20(J)WN=Nscos90=0W合 = Fs=0（或 W合 =WG+WF+Wf+WN=(-30)+50+(-20)+0=0）5最新资料推荐所以，重力对物体做功为-30 焦，拉力 F 对物体做功 50J，摩擦力对物体做功 -20 焦，支持力对物体不做功。合力对物体做功为零。在本题中，重力做功 WG=-30J ，也可以说物体克服重力做了 30J 的功。求重力做功的另外一种简便算法是：物体在重力的方向上发生的位移s=H=3m，与重力的方向相反， 所以 WG=mgs cos180=103(-1)=-3

8、0(J)，可见重力对物体做功与始末位置的高度差有关。例 2、质量 m=2kg的物体从静止开始自由下落，求：（1）重力 G在 t=3s 内对物体做的功（2）重力 G在 t=3s 内对物体做功的平均功率（3）在 3s 末，重力 G对物体做功的瞬时功率。（取 g=10m/s2）分析：物体只在重力作用下从静止开始做自由落体运动，由运动学知识可知， 物体在 t=3s 内的位移 s=at 2 =109=45(m)，物体在 3s 末的速度v=at=10 3=30(m/s) 。知道了重力G=mg=20(N)、S、v 就可以算出功和功率。解：（1）重力在 t=3s 内对物体所做的功为： W=mgs=20 45=

9、900(J)（2）重力在 t=3s 内对物体做功的平均功率：（3）在 3s 末，重力对物体做功的瞬时功率为：P=mgV=2030=600（ W）注意：重力在 t=3s 内的平均功率也可以这样计算：物体在 t=3s 内的平均速度平均功率：=mg=2015=300（ W）练习：1、用同样的力 F 分别推放在光滑水平面上的质量较小的物体A 和放在粗糙水平面上的质量较大的物体B。若 A、B 运动相同的位移，则：（）A、F 对 A做功多B、F 对 B做功的平均功率大C、F 对 A、 B做功一样大D、F 对 A和 B 做功的平均功率相等6最新资料推荐2、关于摩擦力做功的说法正确的是：（）A、滑动摩擦力总是

10、做负功B、滑动摩擦力可能做正功C、静摩擦力一定不做功D、静摩擦力可能做负功3、一悬绳吊着质量为m的物体，以大小为a 的加速度竖直向上减速运动了一段距离 h，则拉力对 m做的功为：（）A、mahB、 m(a-g)hC、 m(g+a)hD、 m(g-a)h4、质量为 m的物体固定在一斜面上，当斜面向左以加速度a 做匀加速直线运动了距离 S 时，斜面对物体做功是多少：（）A、masB、 mgscosC、 mgssinD、 mascos5、质量为 m的物体放在倾角为 的斜面上，物体相对斜面静止向右匀速运动了距离 s，则斜面对物体做功是多少：（）A、mgscosB、 mgsinC、0D、无法计算6、从空

11、中以 40m/s 的初速度平抛一个重为10N的物体，物体在空中运动3s落地，不计空气阻力，取g=10m/s2，则物体落地时重力的瞬时功率是：（）A、400WB 、 300WC、 500WD、700W7、质量为 2t 的汽车的以 30kW的功率在平直公路上行驶，能达到的最大速度为 15m/s，当汽车速度为10m/s 时，其加速度为：（）A、0.5m/s 2B 、1m/s2C、1.5m/s 2D、2m/s28、一辆汽车以恒定的功率沿倾角为30的斜坡行驶时，汽车所受的摩擦阻力等于车重的 2 倍，若车匀速上坡时速度为v，则它下坡时的速度为：（）A、vB 、2vC、3vD、v9、质量为 5106kg 的列车以恒定的功率由