《夺冠之路》福建专用高三物理一轮复习 第5章第1课时 功 功率课件 鲁科

第一课时功功率1．理解功的物理意义及计算公式，会求恒力及变力的功，知道功是能量转化的量度．2．理解功率的物理意义，区分功率的两种表达形式并会灵活应用．3．理解机车牵引力与速度的关系，会分析机车启动问题．1．功(1)定义：物体受到力的作用，并在力的方向上发生一段位移，就说该力对物体做了功．(2)做功的两个必要条件：做功的两个必要条件是力和物体在力的方向上的位移，两者缺一不可．功是过程量，即做功必定对应一个过程(位移)，应明确是哪个力在哪一个过程做的功．(3)公式：W＝Fscos_α.(4)功的正负：功是标量，但有正、负之分．①当0≤α＜90°时，W＞0，力对物体做正功．②当90°＜α≤180°时，W＜0，力对物体做负功，也可说物体克服该力做了功．③当α＝90°时，W＝0，力对物体不做功．(5)合力的功：当物体在几个力的共同作用下发生一段位移时，这几个力的合力对物体所做的功．等于各个力分别对物体做功的代数和．定义功跟完成这些功所用时间的比值叫做功率公式P＝，P为时间t内的平均功率P＝Fvcosα，单位瓦特(W)，1W＝1J/s物理意义功率描述做功的快慢，功率大则做功快，功率小则做功慢额定功率机械正常工作的最大输出功率叫额定功率，一般在机械的铭牌上标明实际功率机械实际工作时输出的功率．要求小于等于额定功率2．功率(对应学生生用书第第59页)1．两个互互相垂直直的力F1和F2作用在同同一物体体上，使使物体运运动，如如图所示示．物体体通过一一段位移移，力FA．7JB．1JC．5JD．3.5J解析：几个力的总功应等于各个力的功的代数和．所以F1、F2的总功为W＝W1＋W2＝4J＋3J＝7J．故A选项正确．3．(2011年厦门模模拟)用力将重重物竖直直提起，，先是从从静止A．加速过程中拉力的功比匀速过程中拉力的功大B．匀速过程中拉力的功比加速过程中拉力的功大C．两过程中拉力的功一样大D．上述三种情况都有可能功的正、、负判断断及计算算1．功的正、、负的判判断(1)根据力和和位移的的方向的的夹角判判断，此此法常用用于恒力力做功的的判断．．(2)根据力和和瞬时速速度方向向的夹角角判断．．此法常常用于判判断质点点做曲线线运动时时变力的的功，夹夹角为锐锐角时做做正功，，夹角为为钝角时时做负功功．夹角角为直角角时不做做功．(3)根据功能能关系或或能量转转化与守守恒定律律进行判判断．若若有能量量转化，，则应有有力做功功，此法法常用于于判断两两个相联联系的物物体内力力做功的的情况．．2．功的计算算(1)恒力及合合力做功功的计算算①恒力的的功：直直接用公公式W＝Fscosαα计算．②合外力力的功a．先求合合外力F合，再应用用公式W合＝F合·scosαα求功，其其中α为合力F合与位移s的夹角．．一般适适用于整整个过程程中合力力恒定不不变的情情况．b．分别求出每每个力的功W1、W2、W3…再应用W合＝W1＋W2＋W3＋…求合外力的功功．这种方法法一般适用于于在整个过程程中，某些力力分阶段作用用的情况．c．利用动能定定理或功能关关系求解．③作出变力F随位移s变化的图象，，图象与位移移轴所围的“面积”即为变力做的的功．图中(a)图表示恒力F做的功W，(b)图表示变力F做的功W.④用动能定理W＝ΔEk或功能关系W＝ΔE，即用能量的的增量等效代代换变力所做做的功．(也可计算恒力力的功)【例1】如图所示，质质量为m的物块相对斜斜面静止，斜斜面倾角为α，它们一起向向右匀速运动动位移为L，则摩擦力、、支持力和重重力分别对物物块做的功为为多少？思路点拨：求解此题注意意两点：①此此题中物体所所受各力都是是恒力，可以以直接利用公公式求解；②②求解时注意意各力与位移移间的夹角．．解析：因物块向右匀匀速运动，由由平衡条件可可得f＝mgsinααN＝mgcosααf和N与位移的夹角角分别为α和90°＋α故摩擦力做的的功为W1＝fLcosαα＝mgLsinαcosα支持力做的功功为W2＝NLcos(90°＋α)＝－mgLsinαcosα因重力方向竖竖直向下，而而位移方向水水平向右，故故重力做功为为零，即WG＝0.答案：mgLsinαcosα－mgLsinαcosα0在应用公式W＝Fscosαα时要注意α与题中所给的的角的含义不不一定相同．．在求恒力做做的功时可以以利用W＝Fcosαα·s＝F分s来求求，，F分指沿沿位位移移方方向向的的分分力力，，或或利利用用W＝F··scosαα＝Fs分来求求，，也也就就是是用用力力乘乘以以沿沿力力方方向向的的分分位位移移．．针对对训训练练11：如图图所所示示，，物物体体沿沿弧弧形形轨轨道道滑滑下下后后进进入入足足够够长长的的水水平平传传送送带带，，传传送送带带以以如如图图所所示示方方向向匀匀速速运运转转，，A．始终不做功B．先做负功后做正功C．先做正功后不做功D．先做负功后不做功解析：设传送带速度大小为v1，物体刚滑上传送带时的速度大小为v2.①当v1＝v2时，物体随传送带一起匀速运动，故传送带与物体之间不存在摩擦力，即传送带对物体始终不做功，A正确．②当v1<v2时，物体相对传送带向右运动，物体受到的滑动摩擦力方向向左，则物体先做匀减速运动直到速度减为v1，再做匀速运动，故传送带对物体先做负功后不做功，D正确，B错误．③当v1>v2时，物体相对传送带向左运动，物体受到的滑动摩擦力方向向右，则物体先做匀加速运动直到速度达到v1，再做匀速运动，故传送带对物体先做正功后不做功，C正确．故选B.答案：B.机车车的的两两种种启启动动方方式式的的理理解解(1)解决决机机车车启启动动问问题题时时，，首首(2)无论哪种启动方式，所有过程都满足P＝F·v，其中P、F与v是同一瞬时的三个量，公式P＝F·vmax＝fvmax是指F＝f时的匀速运动状态．(3)匀加速启动方式能持续的原因是功率逐渐增大，且只能持续到功率增加到额定功率．【例2】额定功率率为80kW的汽车，，在平直直公路上上行驶的的最大速速度是20m/s，汽车的的质量是是2t，如果汽汽车从静静止开始始做匀加加速直线线运动，，加速度度的大小小是2m/s2，运动过过程中阻阻力不变变．求：：(1)汽车受到到的阻力力多大？？(2)3s末汽车的的瞬时功功率多大大？(3)汽车维持持匀加速速运动的的时间多多长？思路点拨拨：汽车从静静止开始始做匀加加速运动动时，牵牵引力恒恒定，随随着车速速的增大大，汽车车的输出出功率逐逐渐增大大；当汽汽车的输输出功率率等于额额定功率率后，若若车速继继续增大大，牵引引力必逐逐渐减小小，汽车车做加速速度逐渐渐减小的的变加速速运动；；当牵引引力等于于阻力时时，汽车车速度达达最大值值，其后后汽车做做匀速运运动．答案：(1)4×103N(2)48kW(3)5s在分析汽汽车启动动问题时时，要先先弄清是是恒定功功率启动动还是匀匀加速启启动，匀匀加速启启动时要要分析清清楚发动动机的功功率是否否达到额额定功率率．达到到额定功功率后汽汽车再以以恒定功功率运动动，牵引引力随速速度的增增大而减减小，不不能再用用匀变速针对训练练21：质量4t的机车，，发动机机的最大大输出功功率为100kW，运动阻阻力恒为为2×103N，试求：：(1)当机车车由静静止开开始以以0.5m/s2的加速速度沿沿水平平轨道道做匀匀加速速直线线运动动的过过程中中，能能达到到的最最大速速度和和达到到该最最大速速度所所需的的时间间．(2)若机车车保持持额定定功率率不变变行驶驶，能能达到到的最最大速速度和和速度度为10m/s时机车车的加加速度度．解析：：(1)机车做做匀加加速直直线运运动时时，有有F－f＝ma，P＝Fvm，vm＝at由此可可解得得vm＝25m/s，t＝50s(2)机车行行驶时时运动动形式式不加加限制制而机机车输输出功功率保保持额额定功功率不不变时时，机机车所所受牵牵引力力等于于阻力力，做做匀速速直线线运动动，此此时又又有F′－f＝0，P＝可得：um＝50m/s，a′＝2m/s2.答案：(1)25m/s

50s

(2)50m/s

2m/s2考点点一一：：考考查查功功的的计计算算问问题题【例1】(基础题)如图所示，质量为m的物体沿倾角为α的粗糙斜面下滑了一段距离s，物体与斜面间的动摩擦因数为μ，试求物体所受各力在下滑过程中对物体所做的功，及这些力所做的总功．思路点拨：计算几个力同时对物体做功时，画出正确的受力图是解题的关键．解析析：：物体体下下滑重力做功W＝Gscos(90°－α)＝mgssinα弹力做功W1＝F1scos90°＝0摩擦力做功为W2＝F2scos180°＝－μmgscosα外力对物体所做的总功为W总＝W＋W1＋W2＝mgssinα－μmgscosα＝mgs(sinα－μcosα)．答案：见解析在遇遇到到求求功功的的问问题题时时，，一一定定要要注注意意分分析析是是求求恒恒力力的的功功还还是是变变力力的的功功．．若若恒恒力力做做功功，，直直接接选选择择功功的的公公式式W＝Fscosαα求解．若是变变力做功，看看能否转化为为恒力的功，，不能转化的的，要借助动动能定理和能能量守恒定律律求解．考点二：考查查机车启动问问题【例2】(能力题)汽车发动机的的额定功率为为60kW，汽车的质量量为5t，汽车在水平平路面上行驶驶时，阻力是是车重的0.1倍，g＝10m/s2.(1)汽车保持额定定功率不变从从静止启动后后，①汽车所能达达到的最大速速度是多大？？②当汽车的加加速度为2m/s2时速度多大？？③当汽车的速速度为6m/s时加速度多大大？(2)若汽车从静止止开始，保持持以0.5m/s2的加速度做匀匀加速直线运运动，这一过过程能维持多多长时间？答案：见解析(2010年上海理综，，43)纯电动概念车车E1是中国馆的镇镇馆之宝之一一．若E1概念车的总质质量为920kg，在16s答案：3.1×10350本题考查了机机车启动中P＝F·v及牛顿第二定定律的应用，，掌握机车启启动的两种方方式和匀速运运动对应的力力学关系是解解题的关键．．【测控导航】考点题号1.功的正负判断1、32.功的计算4、7、83.功率的分析及计算2、5、94.机车启动模型的应用6、101.一人乘电梯从从1楼到20楼，在此过程程中经历了先先加速，后匀匀速，再减速速的运动过程程，则电梯支支持力对人做做功情况是(D)A．加速时做正正功，匀速时时不做功，减减速时做负功功B．加速时做正正功，匀速和C．加速和匀速时做正功，减速时做负功D．始终做正功解析：在加速、匀速、减速的过程中，支持力与人的位移方向始终相同，所以支持力始终对人做正功．故选D.3．如图所所示，，质量量为M的长木木板B静止在在光滑滑的水水平地地面上上，在在其右右端有有质量量为m的木块块A，已知知m<M，给A、B大小相相等、、方向向相反反的初初速度度，使使它们们开始始运动动，但但最终终A没有滑离离出木板板B.在A和B相互作用用的过程程中，它它们之间间的摩擦擦力做功功的情况况是(C)A．摩擦力力对A一直做负负功B．摩擦力力对A先做正功功后做负负功C．摩擦力力对B一直做负负功D．摩擦力力对B先做负功功后做正正功解析：①分析木木块A和木板B的运动情情况：开开始时，，A、B分别向左左、向右右减速，，m<M，4．(2010年上海卷卷改编)如图为质质量相等等的两个个质点A、B在同一直直线上运运动的vt图象，由A．在t时刻两个质点在同一位置B．在t时刻两个质点速度相等C．在0～t时间内质点B比质点A位移大D．在0～t时间内合外力对两个质点做功相等解析：①由题图知t时刻速度相等，故B正确；②由于不知道两质点的初位置情况，故在t时刻，两质点不一定在同一位置，故A错误；③在0～t内，B图线与时间轴包围的面积大，故C正确；④由动能定理知D正确．故选A.5．(2010年福建省省联考)一个质量量为2kg的质点在在水平面面上做匀匀加速直直线运动动，其初初速度为为5m/s，加速度度为2m/s2，则以下下说法正正确的是是(D)A．2s末质点的的位移为为12mB．前2s质点的平平均速度度为6m/sC．4s末质点的的速度为为12m/sD．前2s质点所受受合外力力做功的的平均功功率为28W6．(2010年福建省省厦门市市模拟)把动力装A．60km/h