蔡xx3.6辅导讲义.doc

中小学1对1课外辅导专家龙文教育个性化辅导教案讲义 任教科目：物理授课题目：功和功率年 级：高一任课教师：程x授课对象：蔡xx武汉龙文个性化教育xxx 校区 教研组组长签字： 教学主任签名： 日 期： 武汉龙文教育学科辅导讲义授课对象蔡xx授课教师程x授课时间2012年3月6日19:00-21:00授课题目功和功率课 型复习课使用教具教案，讲义教学目标功和功率；动能、势能、动能定理；机械能守恒定律及其应用；功能关系 动量能量综合教学重点和难点重点是对动能定理、机械能守恒定律的理解，能够熟练运用动能定理、机械能守恒定律分析解决力学问题。难点是动量能量综合应用问题。参考教材教学流程及授课详案一:功1.功的公式:W =_,功的单位_，功是_(矢、标)量.注意: (1)式中F是作用在物体上的外力，s是受力物体的位移，是F与s之间的夹角.由功的计算式可知，有力和位移不一定有功(当=90时，W=_.)(2)当F、s、确定后，某个力F对物体做的功有确定的值，与物体的运动形式(无论是匀速或变速)无关，也与物体同时受到的其他力无关.2.多个力做功的总功：(1)一个物体受到几个力同时作用时，求这几个力的合力对物体做功，可先求出合力(平行四边形定则)再由合力、位移及夹角求合力的功.即: F合=F1+F2+, (矢量和) W=F合Scos(2)也可先求出各个力的功，即W1=F1scos1，W2=F2scos2则合力做的功等于各力做功的代数和.3. 对于特殊的变力做功：（1）正比例变化的力，像弹簧的弹力F=kx,可取平均力代替恒力.（2）物体运动时阻力（例如:摩擦力）只有方向变化时,阻力等效为恒力,位移x取路程来处理.（3）用转化的思想。例1:如图1-1所示，力F大小相等，A B C D 物体运动的位移s也相同，哪种情况F做功最小（ ）图 1-2图 1-1例2:如图1-2所示,物体受到的两个相互垂直的力对物体做功大小分别为3焦和4 焦,则合外力对物体所做的功大小为_焦. 例3:如图1-3所示，线拴小球在光滑水平面上做匀速圆周运动，圆的半径是1m，球的质量图 1-3是0.1kg，线速度v=1m/s，小球由A点运动到B点恰好是半个圆周。那么在这段运动中线的 拉力做的功是（ ）A0 B0.1J C0.314J D无法确定例4:如图1-4所示，小物块位于光滑的斜面上，斜面位于光滑的水平地面上，从地 面上看，在小物块沿斜面下滑的过程中，斜面对小物块的作用力( ) 图 1-4A垂直于接触面，做功为零 B垂直于接触面，做功不为零C不垂直于接触面，做功为零 D不垂直于接触面，做功不为零例5:起重机吊起1t的货物，从静止开始以2米/秒2的加速度竖直向上运动3秒，起重机对货物做功_焦,其中克服重力做功_焦.例6:以一定的初速度竖直向上抛出一个小球,小球上升的最大高度为h,空气阻力的 大小恒为F,则从抛出点至回到原出发点的过程中,空气阻力对小球做的功为（ ）A.0 B.-Fh C.-2Fh D.4Fh图 1-5例7:一质量为m的小球，用长为L的轻绳悬挂于O点，小球在水平力F的作用下从平衡位置B点缓慢地移动到A点，如图1-5所示，则力F所做的功为( ）A.mgLcos B.Flsin C.mgL(1-cos) D.FL例8:物体静止在光滑水平面上，先对物体施一水平向右的恒力F1，经时间t后撤去F1，立即再对它施加一水平向左的恒力F2，又经时间t后物体回到原出发点，在这一过程中，F1、F2分别对物体做的功W1、W2之比为多少？二:功率 1.功率：表示做功_的物体量. 定义式P=_, 单位 _.2.功率的公式: 平均功率P =_.瞬时功率P =_,其中为_.3.关于汽车功率的讨论:机车在水平路面上匀速行驶时,有: 阻力f=牵引力F,可得:汽车前进的最大速率Vm=_. 汽车以恒定的功率P起动后的各物理量变化情况:开始时,速度V很小,牵引力F=_,很_ (小、大),加速度a =-,很（小、大）,随着速度增大, 牵引力F=_,变_(小、大),加速度a变_(小、大), 速图 2-1度V变_(小、大),直到a=0时,机车速度达到最大Vm.其v-t图象如图2-1所示. 汽车以恒定的加速度a起动后的各物理量变化情况: 由于加速度a =-恒定，故牵引力F=_恒定，开始时，速度V很小，由功率P =_,机车实际消耗的功率很_（小、大）, 随着速度增大,机车消耗的功率P=_,变_(小、大),直到等于额定功率时,匀加速过程结束,此时的机车速度V1=_，此后随着速度增大，牵引力F=_,变_(小、大)，加速图 2-2度a变_(小、大),直到a=0时,机车速度达到最大Vm.其v-t图象如图2-2所示.例1:以20m/s的初速平抛一个重为20N的物体，物体经3s着地，不计空气阻力，则物体在下落过程中，重力的平均功率为 ，落地时重力的瞬时功率为 .(g=10m/s2)例2:设轮船在行驶中受到的阻力与其速率的平方成正比,要将轮船行驶的速率增大一倍,消耗的功率须增大到原来的_倍.例3:汽车以额定功率从静止开始行驶时，一定是( )A速度变大，加速度也变大 B速度变小，加速度也变小C速度变大，而加速度变小 D速度最大时，牵引力一定也最大例4:质量为2t的汽车,发动机的额定功率为30kw,在水平公路上,能达到的最大速度为15m/s,则当汽车在额定功率下行驶，速度为10m/s时的加速度为_m/s2.例5:汽车发动机的额定牵引功率为60kW，汽车质量为5t，汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重的0.1倍。试问：汽车保持以额定功率从静止启动后能达到的最大速度是多少?若汽车从静止开始，保持以0.5m/s2的加速度作匀加速运动，这一过程能维持多长时间?(g=10m/s2).例6:质量m=1.0104kg的汽车，在平直路面上行驶时，其发动机的功率和所受的阻力都不变，已知汽车速度v1=5.0m/s时，其加速度a1=0.75m/s2；速度v2=10.0m/s时，其加速度a2=0.25m/s2.求：汽车发动机的功率P. 汽车可能达到的最大速率vmax例7:一列火车由机车牵引沿水平轨道行使，经过时间t，其速度由0增大到v。已知列车总质量为M，机车功率P保持不变，列车所受阻力f为恒力。求：这段时间内列车通过的路程。三:动能定理1.动能: 物体由于 _而具有的能. 表达式 EK =_,单位_,是_(矢、标)量.动量与动能的关系:P=_, EK =_.2.动能定理:内容:_，公式表示为_。注意:应用动能定理解题，一般比应用牛顿第二定律和运动学公式解题要简便，当题设条件涉及力的位移效应，或求变力做功问题，均优先考虑用动能定理求解.3.应用动能定理解题的基本步骤：（1）选取研究对象.（2）明确运动过程，分析研究对象的受力情况和运动过程中各个力的做功情况：受哪些力？每个力是否做功？做正功还是负功？做多少功？然后表示或计算各力做功的代数和.(3)分析运动过程的初、末状态，求出初、末状态的动能. (4)根据动能定理列方程求解.例1: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例2:两物体做匀速圆周运动，其运动半径之比为2：3，受到向心力之比为3：2，则其动能之比为( )A9：4 B4：9 C1：1 D2：3例3:一人用力踢质量为1kg的足球，使球由静止以10m/s的速度沿水平方向飞出，假设人踢球时对球的平均作用力为200N，球在水平方向运动了20m，那么人对球所做的功为( )A50J B200J C4000J D非上述各值例4:甲、乙、丙三物体的质量之比m甲：m乙：m丙=1：2：3，它们沿水平面以一定的初速度在摩擦力的作用下减速滑行到停下来，滑行距离分别为s甲、s乙、s丙。若它们与水平面间的动摩擦因数相同，初动能相同，则s甲：s乙：s丙=_.若它们所受的摩擦力相同，初动能相同，则s甲s乙s丙=_.应用动能定理巧求变力的功如果我们所研究的问题中有多个力做功，其中只有一个力是变力，其余的都是恒力，而且这些恒力所做的功比较容易计算，研究对象本身的动能增量也比较容易计算时，用动能定理就可以求出这个变力所做的功。例1:如图3-1所示，AB为1/4圆弧轨道，半径为R=0.8m，BC是水平轨道，长S=3m，BC处的摩擦系数为=1/15，今有质量m=1kg的物体，自A点从静止起下滑到C点刚好停止。求物体在轨道AB段所受的阻力对物体做的功。图 3-1例2:某人从高为h的地方以初速度v0向某一方向迅速抛出一个质量为m的物体，该物体着地时的速度大小也为v0 ,求： 人在抛出物体时对物体所做的功是多少?物体在空中运动过程中，克服空气阻力所做的功是多少?例3:（08年石景山一模）据2008年2月18日北京新闻报导：北京地铁10号线进行运行试验。为节约能源，一车站站台建得高些，车辆进站时要上坡将动能转换为重力势能，出站时要下坡将重力势能换为动能，如图3-2所示。已知坡长为x，坡高为h，重力加速度为g，车辆的质量为m，进站车辆到达坡下A处时的速度为v0，此时切断电动机的电源。（1）车辆在上坡过程中，若只受重力和轨道的支持力，求车辆“冲”到站台上的速度多大？h（2）实际上车辆上坡时，还受到其它阻力作用，要使车辆能“冲”上站台，车辆克服其它阻力做的功最大为多少？A图 3-2hv0s例4:（07年朝阳一模）如图3-3所示，摩托车做特技表演时，以v010m/s的初速度冲向高台，然后从高台水平飞出。若摩托车冲向高台的过程中以P1.8kW的额定功率行驶，冲到高台上所用时间t16s，人和车的总质量m1.8102kg，台高h5.0m，摩托车的落地点到高台的水平距离s7.5m。不计空气阻力，取g10m/s2。求：（1）摩托车从高台飞出到落地所用时间； （2）摩托车落地时速度的大小； （3）摩托车冲上高台过程中克服阻力所做的功。 图 3-3应用动能定理简解多过程问题。图 3-4物体在某个运动过程中包含有几个运动性质不同的小过程（如加速、减速的过程），此时可以分段考虑，也可以对全过程考虑，但如能对整个过程利用动能定理列式则使问题简化。例1:物体从高出地面H处由静止自由落下，不考虑空气阻力，落至地面沙坑下h处停 止，如图3-4所示，求物体在沙坑中受到的平均阻力是其重力的多少倍? 例2:某消防队员从一平台上跳下，下落2m后双脚触地，接着他用双腿弯曲的方法缓冲，使自身重心又下降了0.5m，在着地过程中地面对他双腿的平均作用力是自身重力的( )A2倍 B5倍 C8倍 D10倍例3:质量为M,牵引力恒为F的一列车，所受阻力为f，从静止出发沿直线轨道加速一段后,关闭发动机,滑行到静止,已知总位移为S,则途中列车运行的最大速度为_.图3-5例4:在水平桌面上用一水平恒力F牵引木块运动，当速度达到vm后，立刻撤去力F，木块滑行一段距离直到停止，木块的v-t图象如图3-5所示，则木块受的牵引力F和所受的摩擦力Ff之比为 .全过程中F做功W1和克服摩擦力做功W2之比为 . 例5:质量m=0.2kg物体，从H=2m高处自静止下落，着地速度v=5m/s.若物体在下落和反弹上升过程中受空气阻气大小不变，而且和地面撞击时无机械能损失，则物体从下落到最后停留在地面上经过的路程是多少?利用动能定理巧求动摩擦