高中物理必修二《81功与功率》学案（第一课时）

1、8.1 功率学案【学习目标】1.初步认识做功和能量变化的关系。2.理解功的概念和做功的两个要素。3. 明确功是标量，知道WFlcos的适用范围，会用功的公式进行计算。4 .理解正功、负功的概念，会根据公式计算多个力的总功。【课堂合作探究】“你挑着担，我牵着马，迎来日出，送走晚霞”西游记中，沙和尚挑担千里，在竖直方向上却没有对行李做功，而猪八戒扶师父上马却做了功，不必为沙和尚鸣不平，物理学中的做功是有严格定义的对功的理解思考:在什么条件下说力对物体做功呢？1.观察图、，分析图中的哪个人对物体做了功？一、功1.功的定义2.做功的两个不可缺少的因素3.功的计算公式(1)如果力的方向与物体的运动方向一

2、致，这个力所做的功是多少？l(2)如果力的方向与物体的运动方向垂直，这个力所做的功是多少？F支F支l（3）力F方向与运动方向成某一角度a（a90）时，力F对物体所做的功与角度a有关吗？该怎么计算呢？ 单位：标量：遵从代数运算法则。讨论正功和负功当=/2时，cos=0，W=0。这表示力F的方向 跟位移的方向垂直时，力F 。 例如，物体在水平桌面上运动，重力G和支持力FN都跟位移方向垂直，这两个力都不做功。(2) 当/2时，cos0，W0。这表示力F对物体做 。 例如，人用力拉车前进时，人的拉力F对车做正功。(3) 当/2时，cos0，W0。这表示力对物体做 。 例如，推着小车跑动的人，到达目的地

3、减速时，人向后拉车的力F对车做负功。正功的物理意义 ：从动力学角度考虑： 从能量角度考虑： 7.总功的计算解法一：先根据力学知识求出合外力F合，再由功的定义式来计算。解法二：先分别求出各个力所做的功，再对各个力做的功求代数和。例题：一个质量m=150kg的物体，受到水平方向的拉力F=500N，在水平地面上由静止开始移动了l=5m。物体与地面间的滑动摩擦力F阻=100N。求：（1）各个力对物体所做的功 （2）各个力对物体做功的代数和（3）物体所受的合力（4）合力对物体做的功功率思考1:拖拉机与牛在犁地，谁做的功多？谁的功率大？思考2:拖拉机是否在任意时刻的功率均比牛大？思考3:怎样才能更加精确地

4、描述做功的快慢？你能得到相应的表达式吗？1.功率的概念（1）物理意义：（2）定义：（3）公式：（4）功率是标量。功率表示做功过程中能量转化的快慢。（6）功率的单位：2.功率的计算公式平均功率与瞬时功率即使是同一个力做功，做功的功率也可能是变化的，在一段时间内力对物体做功的功率，实际上是这段时间内力对物体做功的平均功率。平均功率：描述在一段时间内做功的平均快慢瞬时功率：表示在某一时刻做功的快慢额定功率和实际功率（1）额定功率：是指机器正常工作时的最大输出功率，也就是机器铭牌上的标称值。（2）实际功率：是指机器在工作中实际输出的功率。说明：机器不一定在额定功率下工作，机器正常工作时实际功率总是小于

5、或等于额定功率，机器只能在短暂时间内实际功率略大于额定功率，但不允许长时间超过额定功率。 在日常生活中，我们经常说某台机器的功率，或某物体做功的功率，实际上是指某个力对物体做功的功率。例如：汽车的功率就是汽车牵引力的功率，起重机吊起货物的功率就是钢绳拉力的功率。【课堂检测】1.如图甲为一女士站立在台阶式自动扶梯上正在匀速上楼，如图乙为一男士站立在履带式自动扶梯上正在匀速上楼。下列关于两人受到的力做功判断正确的是（）A甲图中支持力对人做正功 B乙图中支持力对人做正功C甲图中摩擦力对人做负功 D乙图中摩擦力对人做负功2.下列选项中，物体所受力F的大小相等，位移方向向右、大小相同.其中F做功最少的是

6、（）3.（多选）质量为m的物体，静止在倾角为的斜面上，斜面沿水平方向向右匀速移动了距离l，如图3所示物体始终相对斜面静止，则下列说法正确的是( )A重力对物体做正功 B合力对物体做功为零C摩擦力对物体做负功 D支持力对物体做正功4一个质量m2 kg的物体，受到与水平方向成37角斜向上方的力F10 N作用，在水平地面上移动的距离l2 m，物体与地面间的滑动摩擦力Ff4.2 N，求外力对物体所做的总功(cos 370.8，sin 370.6)【达标训练】一、单选题关于功和功率的概念，下列说法正确的是()A. 功有正、负之分，说明功有方向B. 由P=Fv可知，功率一定时，牵引力与速度成反比C. 由P

7、=Wt可知，机器做功越多，其功率就越大D. 由P=Wt可知，只要知道时间t内机器做的功，可以求这段时间内任意时刻机器做功的功率如图所示，力F大小相等，物体运动的位移l也相同，下列哪种情况F做功最少A. B. C. D. 一个重量为10N的物体，在15N的水平拉力作用下，第一次在光滑水平面上移动2m，第二次在动摩擦因数为0.2的粗糙水平面上移动2m，则以下说法正确的是()A. 第一次地面支持力做功20JB. 第二次水平拉力做功为30JC. 第一次重力和拉力的合力做功为10JD. 第二次各力对物体做的总功为0如下图所示，木块A、B叠放在光滑水平面上，A、B之间不光滑，用水平力F拉B，使A、B一起沿

8、光滑水平面加速运动，设A、B间的摩擦力为f，则以下说法正确的是()A. F对B做正功，对A不做功B. f对B做负功，对A不做功C. f对B不做功，对A做负功D. F对A和B组成的系统做功为零关于功和功率的概念，下列说法正确的是()A. 功有正、负之分，说明功有方向B. 由P=Fv可知，功率一定时，牵引力与速度成反比C. 由P=Wt可知，机器做功越多，其功率就越大D. 由P=Wt可知，只要知道时间t内机器做的功，可以求这段时间内任意时刻机器做功的功率在光滑水平面上，质量为2kg的物体以2m/s的速度向东运动，当对它施加一向南的F=10N的水平恒力作用下经过t=4s，则下列说法正确的是()A. 外

9、力对物体做的功480JB. 外力对物体做的功400JC. 第4秒时外力做功的瞬时功率为220WD. 前4秒外力做功的平均功率为120W如图所示，倾角为30、长度为10m的光滑斜面，一质量为0.8kg的物体从斜面顶端由静止开始下滑，g取10m/s2，则( )A. 整个过程中重力做功80JB. 整个过程中合外力做功80JC. 整个过程中重力做功的平均功率是20WD. 物体滑到斜面底端时重力做功的瞬时功率是20W二、计算题如图所示，在光滑的水平面上，质量m=3kg的物体，在水平拉力F=6N的作用下，从静止开始运动，经过3s运动了9m。求：(1)力F在3s内对物体所做的功。(2)力F在3s内对物体做功

10、的平均功率。(3)在3s末，力F对物体做功的瞬时功率。质量m=2kg的物体，在F=12N水平方向力的作用下，物体与平面间的动摩擦因数=0.5。物体从静止开始运动，运动时间t=4s。求：(1)力F在4s内对物体所做的功(2)力F在4s内对物体所做功的平均功率(3)在4s末力F对物体做功的瞬时功率如下图所示，一质量m=4.0kg的物体，由高=2.0m、倾角=53的固定斜面的顶端滑到底端物体与斜面间的动摩擦因数=0.2(sin53=0.8,cos53=0.6,g取10m/s2)，求：(1)物体所受各个力所做的功；(2)合外力所做的功如图所示，质量m=2kg的物体，在斜向下与水平方向的夹角=37、大小

11、为10N的力的作用下，从静止开始运动，通过的路程s=2m，已知物体与水平面间的动摩擦因数=0.2.问：(1)力F对物体做多少功？(2)摩擦力对物体做多少功？(3)合力对物体做多少功？12.如图所示，倾角=37的斜面固定在水平面上质量m=1.0kg的小物块受到沿斜面向上的F=9.0N的拉力作用，小物块由静止沿斜面向上运动小物块与斜面间的动摩擦因数=0.25，小物块沿斜面向上运动0.80m。(取g=10m/s2.sin37=0.6，cos37=0.8)求：(1)物体的加速度多大；(2)物体所受的四个力分别做了多少功；(3)四个力的总功的大小；参考答案课堂检测ADBCD解法一：先求各力做的功，再求总

12、功,拉力F对物体所做的功为W1Flcos 371020.8 J16 J摩擦力Ff对物体所做的功为：W2Fflcos 1804.22 J8.4 J由于重力、支持力对物体不做功，故外力对物体所做的总功W等于W1和W2的代数和所以：WW1W27.6 J.解法二：先求合力，再求总功物体受到的合力为F合Fcos 37Ff100.8 N4.2 N3.8 N所以WF合l3.82 J7.6 J.【达标训练】1.B【解析】A.功是标量，没有方向，正负表示动力还是阻力做功，故A错误；B.由P=Fv可知，功率一定时，牵引力与速度成反比；故B正确；C.功率是反映做功快慢的物理量，力做功越多，功率不一定越大，还要看用了

13、多长时间，故C错误；D.由功率的定义式求出的是平均功率而不是瞬时功率；故D错误；故选B。2D【解析】A选项中，拉力做功为：W=FlB选项中，拉力做功为：W=Flcos30=32FlC选项中，拉力做功为：W=Flcos30=32FlD选项中，拉力做功为：W=Flcos60=12Fl故D图中拉力F做功最少；故选：D3.B【解析】A.地面的支持力与位移方向相互垂直，故支持力不做功，故A错误；B.第二次水平拉力的功W=FL=152J=30J，故B正确；C.第一次时重力不做功，拉力做功W=30J，故重力和拉力的合力做功为30J，故C错误；D.第二次物体受到的合力F合=Fmg=(150.210)N=13N

14、，W合=F合L=132J=26J，故D错误。故选：B。4.A【解析】A.力F作用在木块B上，没有作用在木块A上，且A、B向右做加速运动，在力F的方向上发生了位移，由W=Fscos可知，F对B做正功，对A不做功，故A正确；BC.对A、B分别受力分析可知，B对A的摩擦力向右，A对B的摩擦力向左，而位移水平向右，由W=Fscos可知，f对B做负功，对A做正功，故B、C错误；D.由功的定义可知，F对A和B组成的系统做正功，故D错误。故选A。5.B【解析】A.功是标量，没有方向，正负表示动力还是阻力做功，故A错误；B.由P=Fv可知，功率一定时，牵引力与速度成反比；故B正确；C.功率是反映做功快慢的物理

15、量，力做功越多，功率不一定越大，还要看用了多长时间，故C错误；D.由功率的定义式求出的是平均功率而不是瞬时功率；故D错误；故选B。6.B【解析】AB.在恒力作用下，根据牛顿第二定律可知F=ma，解得a=5m/s2，在拉力方向上通过的位移为x=12at2=12542m=40m，外力做功W=Fx=400J，故A错误，B正确；C.4s末的沿拉力方向的分速度为vy=at=20m/s，故瞬时功率P=Fvy=200W，故C错误；D.前4秒外力做功的平均功率为P=Wt=4004W=100W，故D错误；故选B。7.C【解析】A.重力做功为WG=mg=mgLsin30=0.8101012J=40J，故A错误；B

16、.整个过程中只有重力做功，故合外力做功为W=WG=40J，故B错误；C.下滑过程中加速度为a=gsin30=5m/s2，所需时间t=2La=2105s=2s，重力平均功率为P=WGt=402W=20W，故C正确；D.下滑到斜面底端时的速度为v=at=10m/s，故P=mgvcos60=40W，故D错误。故选C。8.【答案】解：(1)W=Fs=6N9m=54J。(2)力F在3s内对物体做功的平均功率P=Wt=18W。(3)3s末的瞬时速度设为，根据s=t2，=6m/s，则3s末的瞬时功率P=F=66W=36W。答：(1)力F在3s内对物体所做的功为54J。(2)力F在3s内对物体做功的平均功率为

17、18W。(3)在3s末，力F对物体做功的瞬时功率36W。9.【答案】解：(1)物体做匀加速直线运动，由牛顿第二定律Fmg=ma可得：a=Fmgm=120.52102m/s2=1m/s2，4s物体运动的位移是：x=12at2=8m，力F在4s内对物体所做的功为：W=Fx=128J=96J.(2)力F在4s内对物体所做的功的平均功率为：P=Wt=964W=24W(3)4s末物体的速度为：v=at=4m/s所以4s末力F对物体所做的功的瞬时功率为：P=Fv=124W=48W。答：(1)力F在4s内对物体所做的功是96J；(2)力F在4s内对物体所做功的平均功率是24W；(3)在4s末力F对物体所做功

18、的瞬时功率是48W。10.【答案】解：(1)物体受到重力、摩擦力、支持力三个力的作用，重力做功WG=mg=80J，摩擦力做功Wf=fs=mgcossin=12J，支持力总是与物体速度方向垂直，不做功，即WN=0；(2)合外力做功等于重力做功与摩擦力做功之和，为W合=80J12J=68J。11.【答案】解：(1)力F对物体做功为：WF=Fscos=102cos37J=16J，正功；(2)摩擦力的大小为：f=(Fsin+mg)=0.2(10sin37+210)N=5.2N摩擦力对物体做功为：Wf=fs=5.22J=10.4J，负功；(3)合力为：F合=Fcosf=2.8N合力对物体做功为：W合=F合s=2.82J=5.6J，正功。答：(1)力F对物体做功为16J，正功；(2)摩擦力对物体做功为10.4