高中物理复习第4章必修2第一讲功功率.docx

1、高中物理复习第4章必修2第一讲 功 功率第四章 机械能及其守恒定律第一讲 功 功率课时安排：2课时教学目标：1理解功的概念，会计算有关功的问题2理解功率的概念，会计算有关功率的问题3会讨论有关机车的起动问题本讲重点：1功的概念，功的计算2功率的概念，功率的计算本讲难点：功和功率的计算考点点拨：1功的分析与计算2一对作用力和反作用力做功的特点3功率的分析与计算4机车的两种起动问题第一课时一、考点扫描（一）知识整合1、做功的本质：力对物体做功使物体的 能量 发生变化。2、做功不可缺少的两个因素是： 力 和力的方向上的位移。3、功的计算公式是：W=Fscos，功的单位是，功是量。4、功的正负：由公式

2、 W= Fscos 可以知道：当=/时，W =0 ，即力的方向与位移方向垂直，力F对物体 不做功 。当0/时，W 0，即力的方向与位移方向夹角为锐角时，力F对物体做_正_功。当/时，W g时，；当a=g时，；当ag时， 故D选项正确。点评：可见，力对物体所做的功的多少，只决定于力、位移、力和位移间夹角的大小，而跟物体的运动状态无关。考点精炼1某人用300N的水平推力，把一个质量为50kg的木箱沿水平路面加速推动10m，后来又把它匀速举高2m，这个人对木箱共做功多少？2如图所示，均匀长直木板长L=40cm，放在水平桌面上，它的右端与桌边相齐，木板质量m=2kg，与桌面间的摩擦因数=0.2，今用水

3、平推力F将其推下桌子，则水平推力至少做功为（ ）（g取10/s2）A0.8J B1.6J C8J D4J（二）一对作用力和反作用力做功的特点考点点拨（1）一对作用力和反作用力在同一段时间内，可以都做正功、或者都做负功，或者一个做正功、一个做负功，或者都不做功。（2）一对作用力和反作用力在同一段时间内做的总功可能为正、可能为负、也可能为零。（3）一对互为作用反作用的摩擦力做的总功可能为零（静摩擦力）、可能为负（滑动摩擦力），但不可能为正。【例3】关于力对物体做功，以下说法正确的是（ ）A一对作用力和反作用力在相同时间内做的功一定大小相等，正负相反B不论怎样的力对物体做功，都可以用W=FscosC

4、合外力对物体不作功，物体必定做匀速直线运动D滑动摩擦力和静摩擦力都可以对物体做正功或负功解析：一对作用力和反作用力一定大小相等、方向相反，而相互作用的两物体所发生的位移不一定相等，它们所做的功不一定大小相等，所以，它们所做的功不一定大小相等，正负相反。公式W=Fscos，只适用于恒力功的计算。合外力不做功，物体可以处于静止。滑动摩擦力、静摩擦力都可以做正功或负功，如：在一加速行驶的卡车上的箱子，若箱子在车上打滑（有相对运动），箱子受滑动摩擦力，此力对箱子做正功；若箱子不打滑（无相对运动），箱子受静摩擦力，对箱子也做正功。故D是正确的。答案：D考点精炼3如图所示，斜面Q放在光滑的水平面上，斜面光

5、滑，把小物块P放在斜面Q的顶端由静止滑下的过程中，P对Q的弹力对Q做的功为W1，Q对P的弹力对P做的功为W2，则下列关系正确的是 （ ）AW1=0，W2=0BW10，W2=0CW1=0，W20DW10，W20，且W1+W2=0第二课时（三）功率的分析与计算考点点拨功率是描述做功快慢的物理量。功率的定义式：，所求出的功率是时间t内的平均功率。功率的计算式：P=Fvcos，其中是力与速度间的夹角。该公式有两种用法：求某一时刻的瞬时功率。这时F是该时刻的作用力大小，v取瞬时值，对应的P为F在该时刻的瞬时功率；当v为某段位移（时间）内的平均速度时，则要求这段位移（时间）内F必须为恒力，对应的P为F在该

6、段时间内的平均功率。重力的功率可表示为PG=mgvy，即重力的瞬时功率等于重力和物体在该时刻的竖直分速度之积。【例4】从空中以10m/s的初速度平抛一个质量为1kg的物体，物体在空中运动了3s后落地，不计空气阻力，取g=10m/s2，求物体3s内重力的平均功率和落地时的瞬时功率。 解析：物体做平抛运动，竖直方向上做自由落体运动，落地时竖直分速度m/s物体落地时重力的瞬时功率为P=mgvy=300W 3s内重力的平均功率为mgvy=150W考点精炼4一个倾角为30的光滑斜面长为L高为h，一质量为m的物体从顶端静止开始下滑，当所用时间是滑到底端的时间的一半时，重力做功为_，重力做功的瞬时功率为_，

7、重力做功的平均功率为_。（四）机车的两种起动问题考点点拨当汽车从静止开始沿水平面加速运动时，有两种不同的加速过程，但分析时采用的基本公式都是P=Fv和F-f = ma（1）恒定功率的加速。由公式P=Fv和F-f=ma知，由于P恒定，随着v的增大，F必将减小，a也必将减小，汽车做加速度不断减小的加速运动，直到F=f，a=0，这时v达到最大值。可见恒定功率的加速一定不是匀加速。这种加速过程发动机做的功只能用W=Pt计算，不能用W=Fs计算（因为F为变力）。（2）恒定牵引力的加速。由公式P=Fv和F-f=ma知，由于F恒定，所以a恒定，汽车做匀加速运动，而随着v的增大，P也将不断增大，直到P达到额定

8、功率Pm，功率不能再增大了。这时匀加速运动结束，其最大速度为，此后汽车要想继续加速就只能做恒定功率的变加速运动了。可见恒定牵引力的加速时功率一定不恒定。这种加速过程发动机做的功只能用W=Fs计算，不能用W=Pt计算（因为P为变功率）。要注意两种加速运动过程的最大速度的区别。【例5】一列火车总质量M=500 t，机车发动机的额定功率P=6105 W，在轨道上行驶时，轨道对列车的阻力Ff是车重的0.01倍，求：（1）火车在水平轨道上行驶的最大速度；（2）在水平轨道上，发动机以额定功率P工作，当行驶速度为v1=1 m/s和v2=10 m/s时，列车的瞬时加速度a1、a2各是多少；（3）在水平轨道上以

9、36 km/h速度匀速行驶时，发动机的实际功率P；（4）若火车从静止开始，保持0.5m/s2的加速度做匀加速运动，这一过程维持的最长时间。（1）列车以额定功率工作时，当牵引力等于阻力，即F=Ff=kmg时列车的加速度为零，速度达最大vm，则：vm=12 m/s（2）当vvm时列车加速运动，若v=v1=1 m/s时，F1=6105 N，据牛顿第二定律得：a1=1.1 m/s2若v=v2=10 m/s时，F2=6104 N据牛顿第二定律得：a2=0.02m/s2（3）当v=36 km/h=10 m/s时，列车匀速运动，则发动机的实际功率P=Ffv=5105 W（4）据牛顿第二定律得牵引力F=Ff

10、ma=3105 N在此过程中，速度增大，发动机功率增大。当功率为额定功率时速度大小为，即=2 m/s据vt=at得： =4s考点精炼5额定功率为8W的玩具汽车，质量为2kg，汽车在水平桌面上由静止开始以a=0.5m/s2做匀加速直线运动，在运动过程中汽车的最大速率可达2m/s，求：（1）汽车牵引力为多大？匀加速运动过程可维持多长时间？（2）汽车在匀加速运动过程中，牵引力、摩擦力对其各做多少功？考点精炼参考答案1解：沿水平路面推行时，人对木箱做功为W1=F1s1=30010J=3103J匀速举高时，人对木箱的托力F2=mg，人对木箱做功为W2=F2S2=mgs2=50102J=1103J所以全过

11、程中人对木箱做的功为W=W1+W2=4103J2解析：将木板推下桌子即木块的重心要通过桌子边缘，水平推力做的功至少等于克服滑动摩擦力做的功， J。故A是正确的。3D 解析 若斜面固定不动，物块沿斜面运动时，支持力与物块位移方向垂直，不做功；但当斜面不固定时，物块沿斜面下滑的同时，斜面体要向后退，如图所示，物块的合位移s与支持力的夹角大于90，故支持力对物块做负功，W10，物块对斜面体做正功，W20，由于接触面光滑，系统的机械能保持不变，两物体间弹力做功之和应该为零。故选D。点评：一对相互作用的弹力做功之和不一定总为零。比如将两个压在一起的弹性小球由静止释放，相互作用的弹力均做正功。4； 5解：

12、（1）玩具汽车先匀加速，后变加速，最终匀速运动。设牵引力为F1，摩擦力为F2，则P=F2vm 解得：F2=4N根据牛顿第二定律有：F1F2=ma得：F1=F2ma=5N设匀加速运动能达到的最大速度为vm，则：P=F1 vm解得：vm=1.6m/s又vm=at所以，匀加速运动过程可维持的时间t=3.2s（2）匀加速运动的位移为：s=at2=2.56m 故汽车在匀加速运动过程中牵引力做的功为：W1=F1 s=12.8J摩擦力做的功为：W2=F2 s=10.24J。三、考点落实训练1一辆小车原先在平直公路上做匀速直线运动，从某时刻起，小车所受到的牵引力F和阻力F1随时间的变化规律如图（甲）所示，则作

13、用在小车上的牵引力的功率随时间变化规律是图（乙）中的 （ ）2测定运动员体能的一种装置如图所示，运动员质量m1，绳拴在腰间沿水平方向跨过滑轮（不计滑轮摩擦、质量），悬挂重物m2，人用力蹬传送带而人的重心不动，使传送带上侧以速率v向右运动，下面是人对传送带做功的四种说法：人对传送带做功；人对传送带不做功；人对传送带做功的功率为m2gv；人对传送带做功的功率为（m1m2）gv以上说法正确的是 （ ）A B C只有 D只有3在光滑水平面和粗糙水平面上推车，如果所用的推力相同并通过相同的路程，则推力对车所做的功是（ ）A. 一样大 B. 在光滑水平面上做功较多C. 在粗糙水平面上所做功较大 D. 要由

14、小车通过这段路程的时间来决定4起重机的吊钩下挂着质量为m的木箱，如果木箱以加速度a匀减速下降了高度h，则木箱克服钢索拉力所做的功为（ ）A. B. C. D.5质量为m的物体沿光滑斜面由静止开始下滑，斜面的倾角为。当它在竖直方向下降h高度时，重力的即时功率为（ ）A. B. C. D. 6下列几种说法，哪些是正确的（ ）A. 物体在作匀变速直线运动时，一定有外力对物体做功B. 物体在作变速直线运动时，一定有外力对物体做功C. 物体在作匀速圆周运动时，一定有外力对物体做功D. 物体在作变速圆周运动时，一定有外力对物体做功7运动员用200N的力踢球，把质量为0.4kg的球踢出去50m远，则运动员对

15、球所做的功是（ ）A100焦耳 B1000焦耳 C焦耳 D无法确定8汽车在水平路面上行驶，在下列情况下可以断定汽车的牵引功率必保持恒定的是（ ）A. 牵引力恒定 B速度与阻力恒定 C加速度恒定 D加速度与阻力恒定9起重机用钢丝绳把一个质量为2.0103kg的货物从静止开始起吊，提升的加速度为0.2m/s2，头2秒内起重机对货物做的功为多大？这2s内起重机做功的平均功率为多大？2s末起重机做功的瞬时功率是多大？10A、B两物体用细绳连着，放在水平地面上，用水平力F拉A物体，使A和B一起以的速度匀速前进，此时细绳的张力T=20N，现在用水平力只拉A物体使它也以的速度前进，这时的功率为200W，求F的功率应为多大？考点落实训练参考答案1C 2A 3A 4C 5D 6A B D 7D 8B9 8000J；4000W；8000W 10300W