高中物理功和功率课件

功和功率一、功：（一）功的定义：物体在力作用下，在力的方向上发生了一定的位移，就称为这个力对物体做了功.做功的两个因素：(1)作用在物体上的力．(2)物体在力的方向上发生位移．（二）恒力做功的公式：1.公式的适用条件：恒力做功.2.正负功的物理意义：若，做正功，F是动力.若，做负功，F是阻力.（物体克服阻力F做功）若，力F对物体不做功.功是标量，只有大小，没有方向，但有正负.正功表示这个力是动力；负功表示这个力是阻力.功是一个过程量，与一个过程相联系.要搞清楚是求哪个力在哪个过程中做的功.正负功的判断方法：方法一：在直线运动中，依据力与位移的夹角来判断．方法二：在曲线运动中，依据力与速度方向的夹角来判断．方法三：在相互作用的系统中，依据功能关系来判断．3.两个常用的结论：(1)恒力做功等于力与物体在力的方向上位移的乘积，与运动路径无关．(2)如图所示，物体由A滑到D克服摩擦力做的功W＝μmg·BD.4.合力做功的方法：(1)求各个力分别对物体所做功的代数和：

W合＝W1＋W2＋…＋Wn.(2)求这几个力的合力对物体所做的功：

W合＝F合lcosα.AC练1.(多选)如图所示，光滑斜面放在水平面上，斜面上用固定的竖直挡板挡住一个光滑的小球．当整个装置沿水平面向左做减速运动的过程中，关于小球所受各力做功情况的说法中正确的是()A．重力不做功B．斜面对球的弹力一定做负功C．挡板对球的弹力一定做负功D．球所受的合力对球一定做正功练2.人造地球卫星在椭圆轨道上运行，由图中的a点运动到b点的过程中，以下说法正确的是()A．万有引力对卫星一直做正功B．万有引力对卫星一直做负功C．万有引力对卫星先做正功，再做负功D．万有引力对卫星先做负功，再做正功D练3.(多选)车M静止在光滑水平轨道上，球m用细线悬挂在车上，由图中的位置无初速度地释放，则可判断在球下摆过程中绳的拉力的做功情况()A．拉力对车做正功 B．拉力对车做负功C．拉力对球做正功 D．拉力对球做负功AD练4.(多选)如图所示，物体在水平恒力F的作用下，从斜面底端O点沿斜面缓慢移动到A点，去掉F后，物体从A点下滑到水平面的B点停下．斜面的倾角为θ，OA的水平距离为L1，OB距离为L2，物体的质量为m，物体与水平面和斜面间的动摩擦因数都为μ，物体可视为质点，下面判断正确的是()A．物体从O点移动到A点，重力做的功是mgL1tanθB．物体从O点移动到A点，水平恒力F做的功是FL1C．物体从O点移动到A点，克服摩擦力做的功是μmgL1D．物体从A点下滑到水平面的B点，克服摩擦力做的功是μmg(L1＋L2)BD练5.质量为M的木板放在光滑水平面上，如图所示．一个质量为m的滑块以某一速度沿木板表面从A点滑至B点，在木板上滑动了l，同时木板前进了x，若滑块与木板间的动摩擦因数为μ，求摩擦力对滑块、对木板所做的功各为多少？若木板固定，滑块在木板上从A点滑至B点，摩擦力做功为多少？（1）－μmg(l＋x)，

μmgx；（2）－μmgl，0.一个重要推论：滑动摩擦力对系统做功：（三）变力做功的计算方法：1.动能定理：运用动能定理是求变力做功的首选思路，基本方法是：由动能的变化求合力做的功，再求某个力做的功．例1.如图所示，在半径为R的半球形容器(容器固定)边缘C点(与球心O点等高)正上方某处(图中未画出)，一质量为m可视为质点的小球由静止释放．若小球恰好能到达A点，且经过最低点B时，对容器的正压力为FN.设小球自C点滑到B点、B点滑到A点的过程中，摩擦力对其所做的功分别为W1、W2.重力加速度为g，则下列各项正确的是()C2.图像法：在F－x图象中，图线和x轴所围的面积表示F做的功．x轴上方的面积表示正功，x轴下方的面积表示负功．条件：F与位移x方向相同或相反.例2

(多选)一质量为2kg的物体，在水平恒定拉力的作用下以一定的初速度在粗糙的水平面上做匀速运动，当运动一段时间后，拉力逐渐减小，且当拉力减小到零时，物体刚好停止运动，图中给出了拉力随位移变化的关系图象．已知重力加速度g＝10m/s2，由此可知()A．物体与水平面间的动摩擦因数约为0.35B．减速过程中拉力对物体所做的功约为13JC．匀速运动时的速度约为6m/sD．减速运动的平均速度为3m/sABC3.平均值法：若F－x按线性规律变化，当F由F1变化到F2的过程中，力的平均值为F＝.再利用功的定义式来求功．例3.如图所示，n个完全相同，边长足够小且互不粘连的小方块依次排列，总长度为l，总质量为M，它们一起在光滑水平面上滑动，某时刻开始滑上粗糙水平面，小方块与粗糙水平面之间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，若小方块恰能完全进入粗糙水平面，则所有小方块克服摩擦力做的功为()C4.等效转换法：若所求变力的功和某一恒力的功效果相同，可将变力做功转化为恒力做功，在“滑轮拉物体”的问题中，注意应用这种方法．例4.如图所示，某人用定滑轮提升质量为m的重物，人拉着绳从滑轮正下方h高的A处缓慢走到B处，此时绳与竖直方向成θ角，重力加速度为g，不计绳的质量以及绳与滑轮间的摩擦．则此过程中人对重物所做的功W是()A5.微元法：在曲线运动或往返运动中，摩擦力(空气阻力)的方向沿运动轨迹的切线方向，可将曲线分成无限小段，每一小段可认为是恒力做功，总功即为各个小段做功的代数和．通过微元法可知：摩擦力(空气阻力)做的功，其大小等于力和路程的乘积．例5.如图所示，在水平桌面上，长R＝5m的轻绳一端固定于O点(俯视图)，另一端系一质量m＝2.0kg的小球，现对小球施加一个大小不变的力F＝10N．方向始终与小球在该点的切线成37°角，F拉着物体从M点运动到N点，已知小球与桌面间的动摩擦因数μ＝0.2，不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，则拉力F做的功与克服摩擦力做的功之比为()B6.功率计算：机车以恒定功率运动时，牵引力变化，此时牵引力所做的功不能用W＝Fx来计算，但因功率恒定，可以用W＝Pt计算．例6.(多选)一辆汽车在平直公路上以速度v0开始加速行驶，经过一段时间t，前进距离l，此时恰好达到其最大速度vm，设此过程中汽车发动机始终以额定功率P工作，汽车所受阻力恒为f，则在这段时间里，发动机所做的功为()

A．fvmt B．PtABC二、功率：（一）功率物理意义：1.定义：某个力做的功与所用时间的比值.2.物理意义：表示做功的快慢.（二）功率的表达式：1.定义式：表示的是时间t内的平均功率.2.重要推论：式中各量的物理意义及单位.3.相关说明：若v是平均速度且(F是恒力）P就是平均功率若v是瞬时速度P就是瞬时功率.发动机的功率就是发动机牵引力做功的功率。(1)若F与v的方向在一条直线上，则P＝Fv.(2)若v在F方向上的分速度为vF，则P＝FvF.(3)若F在v方向上的分力为Fv，则P＝Fvv.练6.(多选)如图所示，一名跳台滑雪运动员从O点水平飞出，经过一段时间落到斜面上的A点．已知O点是斜面的起点，斜面的倾角θ＝37°，运动员从O点飞出的初速度v0＝10m/s，运动员的质量为60kg，重力加速度g取10m/s2，空气阻力忽略不计，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.下列说法正确的是()A．从O到A重力做功的平均功率为6000WB．从O到A重力做功的平均功率为4500WC．运动员落到斜面上重力做功的瞬时功率为9000WD．运动员落到斜面上重力做功的瞬时功率为3000WBC（四）两种启动模式：1.以恒定的功率启动：功率不变设物体的质量为m，受到的阻力为f(恒力），额定功率为Pe.a、v方向相同速度v增大加速度a减小.物体做加速度减小的加速运动直到牵引力F与阻力f相等，加速度a等于零，做匀速运动，速度达到最大.2.以恒定的加速度启动：（1）开始阶段：加速度a保持不变.物体的质量为m，额定功率为Pe,阻力为f(恒力），以恒定的加速度a启动.牵引力F为恒力物体做匀加速直线运动.牵引力做功的功率为：牵引力的功率随时间均匀增大.当牵引力的功率达到额定功率时，该过程结束.匀加速运动的最大速度为v1:匀加速运动的时间为t0:当功率达到额定功率后，以恒定的功率运动，物体做加速度减小的加速运动，最后匀速运动.说明：(1)无论哪种启动过程，机车的最大速度都等于其匀速运动时的速度，.(2)机车以恒定加速度启动时，匀加速过程结束时功率最大，速度不是最大，.(3)机车以恒定功率运行时，牵引力做的功W＝Pet，由动能定理得：质量为m的物体，以恒定的功率Pe运动，受到的阻力位f（恒力）,经过时间t通过的位移为x，速度从v0变成了v.练7.一列高速列车正沿直线由静止驶出火车站，假设列车质量为m，牵引电机的输出功率恒为P，所受阻力恒为f.一段时间t后达到最大速度为v，在这段时间内位移为x.则下列说法正确的是()A．这段过程列车加速度先减小后增大B．这段过程列车加速度先增大后减小C．该过程加速度大小恒为D．该过程最大速度D练8.图甲是全球最大的回转自升塔式起重机，它的开发标志着中国工程用超大吨位塔机打破长期依赖进口的局面，也意味着中国桥梁及铁路施工装备进一步迈向世界前列．该起重机某次从t＝0时刻由静止开始提升质量为m的物体，其a－t图象如图乙所示，t1～t2时间内起重机的功率为额定功率，不计其他阻力，重力加速度为g，则以下说法正确的是()A．该起重机的额定功率为ma02t1B．该起重机的额定功率为(mg＋ma0)a0(t2－t1)C．0～t1和t1～t2时间内牵引力做的功之比为t1∶2(t2－t1)D．0～t1和t1～t2时间内牵引力做的功之比为t1∶2t2C体验高考发动机最大功率（kw)332最大输送高度（m)63整车满载质量（kg)5.4×104最大输送量（m3/h)1801.中国制造的某一型号泵车如图所示，表中列出了其部分技术参数．已知混凝土密度为2.4×103kg/m3，假设泵车的泵送系统以150m3/h的输送量给30m高处输送混凝土，则每小时泵送系统对混凝土做的功至少为()C2.如图所示，高速公路上汽车定速巡航(即保持汽车的速率不变)通过路面abcd，其中ab段为平直上坡路面，bc段为水平路面，cd段为平直下坡路面.不考虑整个过程中空气阻力和摩擦阻力的大小变化．下列说法正确的是（）A．在ab段汽车的输出功率逐渐减小B．汽车在ab段的输出功率比bc段的大C．在cd段汽车的输出功率逐渐减小D．汽车在cd段的输出功率比bc段的大B3.如图所示，粗糙程度处处相同的水平桌面上有一长为L的轻质细杆，一端可绕竖直光滑轴O转动，另一端与质量为m的小木块相连．木块以水平初速度v0出发，恰好能完成一个完整的圆周运动．在运动过程中，木块所受摩擦力的大小为()B4.“复兴号”动车组用多节车厢提供动力，从而达到提速的目的．总质量为m的动车组在平直的轨道上行驶