【优化方案】高中物理 第3章3.2 研究功与功率课件 沪科必修2

3．2研究功与功率

核心要点突破课堂互动讲练课前自主学案知能优化训练3.2课标定位课标定位4．了解额定功率和实际功率．重点难点：重点：功的概念，做功的两个要素和恒力做功的公式，功的物理意义；外力做功的判断和计算；掌握并灵活应用功率的公式，计算平均功率和瞬时功率．难点：平均功率、瞬时功率的区别和求解．课前自主学案Fscosα一、怎样计算力跟位移成夹角α时的功1．当恒力F的方向与位移s的方向成某一角度α时，力F对物体所做的功W＝________，即力对物体所做的功，等于力F的大小、位移大小、力与位移方向间夹角的余弦这三者的乘积．2．功的单位：在国际单位制中，功的单位是______，简称_____，符号为_______.3．功是标量，只有________，没有________，其运算法则遵循_____________．焦耳焦J大小方向代数运算正功增加不做功不变负功克服减少变化的量度思考感悟《西游记》中沙和尚挑担千里，辛辛苦苦；猪八戒只是扶师父上马，轻轻松松．然而沙和尚做的功却没有猪八戒做的功多．对吗？图3－2－1提示：对！沙和尚挑担千里，可是在力的方向上无位移，没有做功；而猪八戒扶师父上马，在力的方向上有位移，做了功．物理学中的“功”是有严格定义的，与日常生活中的“做工”含义有本质的区别，沙和尚挑担，是在辛辛苦苦地“做工”，却不是物理意义上的“做功”．不必为沙和尚鸣不平．瓦特瓦W大小方向代数运算快慢2．研究力、速度跟功率之间的关系(1)一个力对物体做功的功率，等于这个____与物体在力的方向上的速度的乘积，即_________.(2)对P＝Fv来说，式中v若取瞬时速度，则按上式计算出的P即为__________；若v取平均速度，则计算出的P即为____________．力P＝Fv瞬时功率平均功率核心要点突破一、、功功的的计计算算1．对对功功的的公公式式W＝Fscosα的应应用用(1)公式式中中的的F是恒恒力力，，s是物物体体在在力力的的作作用用下下的的位位移移，，α是力力的的方方向向与与位位移移方方向向间间的的夹夹角角．．(2)力对对物物体体做做功功，，只只与与F、s、α三者者有有关关，，与与物物体体的的运运动动状状态态无无关关．．(3)功是是标标量量，，而而力力和和位位移移都都是是矢矢量量，，力力和和位位移移都都可可以以按按矢矢量量法法则则进进行行分分解解，，若若将将s沿力力的的方方向向和和垂垂直直力力的的方方向向分分解解，，如如图图3－2－2甲所所示示，，这这时时功功等等于于力力与与位位移移在在力力的的方方向向上上的的分分量量scosα的乘乘积积，，即即W＝Fscosα.若将将F沿位位移移方方向向和和垂垂直直位位移移方方向向分分解解，，如如图图3－2－2乙所所示示，，这这时时功功等等于于力力在在位位移移方方向向上上的的分分量量Fcosα与位位移移的的乘乘积积，，即即W＝Fscosα，不不管管采采用用何何种种方方法法计计算算，，其其结结果果是是相相同同的的．．2．总功的的计算物体在某某一运动动过程中中，可能能会有多多个力同同时对物物体做功功，这时时可能需需要我们们计算这这几个力力对物体体做的总总功．(1)如果运动动过程中中物体受受几个恒恒力的作作用，且且这几个个恒力作作用在物物体运动动的同一一阶段，，则可先先求出这这几个恒恒力的合合力，再再求合力力做的功功，即W总＝F合scosα.(2)如果运动动过程中中，物体体所受的的各恒力力作用在在物体运运动的不不同阶段段，则可可先分别别求得各各恒力的的功，再再求各恒恒力所做做功的代代数和，，即总功功：W总＝F1scosα1＋F2scosα2＋……3．变力的的功(1)求平均力力法．这这种方法法不是任任何变力力都可以以采用的的，只局局限于两两种情况况：一是是题目中中明确指指出是平平均力的的．例如如：一小小球从高高处落下下，跌入入泥土中中的深度度为s，泥土的的平均阻阻力为f，求泥土土对小球球所做的的功．二二是力虽虽然是变变力，但但此变力力的大小小与位移移成正比比(例如弹簧簧的弹力力)，则可以以用算术术平均值值的方法法，用平平均力代代入功的的计算式式进行计计算．答案：0－2μmghcotα2．公式P＝Fv是功率的的一种计计算方法法，v可以是平平均速度度，也可可以是瞬瞬时速度度，因此此P＝Fv既可以计计算平均均功率，，也可以以计算瞬瞬时功率率．3．对速度度v的理解要要注意以以下几点点：①物物体的速速度可能能是恒定定的，也也可能是是变化的的；②物物体的速速度大小小、方向向都发生生变化时时，仍可可以求力力的功率率．如在在平抛运运动中，，尽管物物体的速速度大小小、方向向都不断断发生变变化，但但重力的的大小及及方向都都不变，，而物体体的竖直直分速度度vy＝gt，因此，，平抛物物体经时时间t时，重力力的功率率P＝mg·vy＝mg·gt＝mg2t.解析：选D.由P＝W/t求得的功功率是平平均功率率，由P＝Fv可以求平平均功率率和瞬时时功率，，故A、B均错；当当F一定时，，P与v成正比，，故C错；当P一定时，，F与v成反比，，故D正确．课堂互动讲练对功的理解及计算类型一例1如图3－2－7所示，质质量为m的物体静静止于倾倾角为α的斜面体体上，当当斜面受受力后，，物体随随斜面一一起沿水水平面匀匀速移动动距离s，在这个个过程中中物体所所受各力力对物体体做的功功分别是是多少？？物体所所受斜面面的力做做功是多多少？合合外力做做的功是是多少？？图3－2－7【答案】见自主解解答【方法总结结】(1)求功时对对物体进进行正确确的受力力分析仍仍是基础础性的环环节．(2)要区分各各分力做做的功与与合力做做的功．(3)求总功时时由两种种方法计计算出的的总功是是相等的的．一般来说说，由各各分力功功的代数数和求总总功较简简单些，，因为代代数和就就是简单单相加．功率的计算类型二例2如图3－2－8所示，质质量为m＝2kg的木块在在倾角θ＝37°的斜面上上由静止止开始下下滑，木木块与斜斜面间的的动摩擦擦因数为为0.5，已知：：sin37°°＝0.6，cos37°＝0.8，g取10m/s2.求：(1)前2s内重力做做的功；；(2)前2s内重力的平平均功率；；(3)2s末重力的瞬瞬时功率．图3－2－8【答案】(1)48J(2)24W(3)48W在水平路面面上运动的的汽车的额额定功率为为100kW，质量为10t，设阻力恒恒定，且为为车重的0.1倍，求：(1)汽车在运动动过程中所所能达到的的最大速度度；(2)若汽车以0.5m/s2的加速度从从静止开始始做匀加速速直线运动动，这一过过程能维持持多长时间间？(3)若汽车以额额定功率不不变从静止止启动后，，当汽车的的加速度为为2m/s2时，速度是是多大？对机车启动问题的分析类型三例3【答案】(1)10m/s(2)13.4s(3)3.3m/s【方法总结】此