2007年高三物理一轮复习功和功率的教学案

第一节功【同步点拨】一、功的概念：物体受到力的作用并在力的方向上发生位移，则这个力对物体做了功。二、做功两个不可缺少的条件：1、力2、物体在力的方向上发生的位移三、功的计算公式：W=Fscosα，1、公式中各物理量的含义：F为力的大小；s为物体的位移（当物体位移和力的作用点的位移不相同时，ｓ指的是力的作用点的位移）；α为力和位移的夹角。2、适用条件：常适用于恒力做功3、功的单位：焦耳，简称“焦”，符号“J”。1J=1N·m。1J等于1N的力使物体在力的方向上发生1m的位移时所做的功4、功是过程量，是力对位移的积累效应。5、功是标量，只有大小没有方向四、功的正负1、当00≤α＜900时，W＞0，表示力F对物体做正功2、当α＝900时，W=0，表示力F对物体不做功3、当900＜α≤1800时，W＜0，表示力F对物体做负功4、功的正负的物理意义：力对物体做正功，表示使物体的能量增加；力对物体做负功，表示使物体的能量减少。五、合力的功的计算方法1、合力的功可先通过求合外力得到F合，然后用W合=F合scosα计算得到2、合力的功也可以先求出各分力所做的功，然后用W合=W1+W2+……+Wn得到【同步训练】【例1】（AC）质量为m的物体，受水平力F的作用，在粗糙的水平面上运动，如图所示，下列说法正确的是：A、如果物体做匀加速直线运动，F一定对物体做正功B、如果物体做匀减速直线运动，F一定对物体做负功C、如果物体做匀速直线运动，F一定对物体做正功D、如果物体做匀速直线运动，F可对物体做负功【例2】如图，一个质量为m的木块放在倾角为θ的斜面上保持静止状态，现将斜面体沿水平方向向右匀速移动距离s，木块与斜面相对静止，求这一过程中作用在木块上的各个力所做功分别是多少？合力做功是多少？Fmmθmθ如图所示，质量为m的物块始终固定在倾角为θ的斜面上，下列说法正确的是：(AC)A、若斜面向右匀速运动距离s，斜面对物块没有做功B、若斜面向上匀速运动距离s，斜面对物块做功mgsC、若斜面向左以加速度ａ运动距离s，斜面对物块做功masD、若斜面向下以加速度a运动距离s，斜面对物块做功m（g+a）s【例4】如图所示，某个力F=10N作用于半径r=1m的转盘的边缘上，力F的大小保持不变。但方向任何时刻均沿过作用点的切线方向，则转盘转动一周的过程中，力F所做的功为(B)A、0JB、20πJC、10JD、无法确定【例5】如图所示，滑轮与绳的质量及摩擦不计，用力F开始提升原来静止的质量为m=10kg的物体，以加速度大小为a=2m/s2的加速度匀加速上升，则前3s内F所做的功为多少？FrFmθ【例6】如图所示，传送皮带始终保持以v=4m/s的速度水平匀速运动，质量为m=1kg的物块（可视为质点）无初速度地放在A处，若物块与皮带间的动摩擦因数为μ=0.2，AB相距为s=6m，求物块从A运动到B的过程中，摩擦力对物块与皮带分别做了多少功？【课后练习】1、下列说法中正确的是()A.功是矢量,正负表示方向B.功是标量,正负表示外力对物体做功,还是物体克服外力做功vABC.力对物体做正功还是做负功,取决于力和位移的方向关系D.力做功总是在某过程中完成的,所以功是一个过程量2、如图所示,一物体分别沿ao、bo轨道由静止滑下到底端,物体与轨道间的动摩擦因数相同,物体克服摩擦力做功分别为W1和W2,则()A.W1W2B.W1=W2C.W1W2D.无法比较3、有一根轻绳拴一个物体,如图所示,在悬挂点O以加速度a向下作减速运动时,作用在物体上的各力做功的情况是()A.重力做正功,拉力做负功,合外力做负功B.重力做正功,拉力做负功,合外力做正功C.重力做正功,拉力做正功,合外力做正功D.重力做负功,拉力做负功,合外力做正功4、关于摩擦力的做功情况,下列说法中正确的是()A.滑动摩擦力只可能做负功B.滑动摩擦力也可能做正功C.静摩擦力不可能做正功D.静摩擦力不可能做负功5、在光滑的水平面和粗糙的水平面上各放一质量不同的木块,在相同的拉力作用下,通过相同的位移,拉力对木块做的功()A.在光滑的水平面上较多B.在粗糙的水平面上较多C.一样多D.由小车运动所需的时间决6、如图所示,A、B叠放在一起,A用绳系在固定的墙上,用力F将B拉着右移,用T、fAB、fBA分别表示绳子中的拉力、A对B的摩擦力和B对A的摩擦力,则下列说法中正确的是()A.F做正功,fAB做负功,fBA做正功,T不做功B.F做正功,fAB做正功,fBA做负功,T做负功C.F做正功,fAB做负功,fBA不做功,T不做功D.F做正功,其它力都不做功7、一物体在两个互相垂直的F1和F2作用下运动，经过时间t，F1对物体所做的功为W1，F2对物体所做的功为W2，则在时间t内，F1和F2的合力对物体所做的功为（）A、W1+W2B、2221WWC、W1D、W28、小物体位于光滑的斜面上,斜面位于光滑的水平地面上,如图从地面上看,在小物块沿斜面下滑的过程中,斜面对小物块的作用力()A.垂直于接触面,做功为零B.垂直于接触面,做功不为零C.不垂直于接触面,做功为零D.不垂直于接触面,做功不为零第二节功率【同步点拨】一、功率――描述做功快慢的物理量1、定义：功跟完成这些功所用时间的比值叫功率2、定义式：tWP3、单位：瓦特，简称“瓦”，符号“W”4、功率是标量，只有大小，没有方向二、功率的计算式P=Fvcosα1、公式中物理量的含义：F是力的大小，v是速度大小，α为力和速度的夹角。2、汽车、火车、轮船等运动时，牵引力方向与运动方向一致，牵引力的功率P=Fv三、平均功率和瞬时功率1、平均功率：描述在一段时间内做功的快慢，用tWP计算，若用公式P=Fvcosα计算，则式中的v指的是在这段时间的平均速度。2、瞬时功率：如果t足够短，v表示某时刻的瞬时速度，P表示某时刻的瞬时功率，用P=Fvcosα计算四、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3、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小于或等于额定功率，机器只能在短时间内实际功率略大于额定功率，但不允许也不能够长时间超过额定功率。五、汽车运动问题的两种模型1、汽车以恒定功率启动汽车以恒定功率启动后，若运动过程中所受阻力f不变，由于牵引力vPF，根据牛顿第二定律可得mafF，汽车的加速度fvPma1，可见，随着汽车的速度的增大，加速度减小，当加速度a=0时，汽车的速度达到最大fPvm，以后汽车将做匀速直线运动。所以汽车以恒定功率启动，做加速度值逐渐减小的加速运动，最终以最大速度匀速。2、汽车以恒定加速度启动汽车以恒定的加速度启动后，开始牵引力不变，汽车做匀加速运动，当其速度增大至一定值v时，其功率达到额定功率P，此时有mafvP，以后速度再增加，由于汽车的功率不变（已达额定功率），所以牵引将减小，加速度随之减小，直至a=0时，汽车的速度达最大值，接着做匀速运动【同步训练】【例1】一个质量为m的物体，从倾角为θ，长度为L的光滑斜面顶端由静止开始下滑，求物体到达斜面底端时重力做功的瞬时功率。【例2】质量为2kg的铅球从高空由静止开始自由下落，则前3s内重力做功的平均功率为，第3s末重力做功的瞬时功率为。【例3】跳绳是一种健身运动，设某运动员的质量为50kg，他一分钟跳绳180次，假定在每次跳跃中，脚与地面接触的时间占跳跃总时间的52，则该运动员跳绳时克服重力做功的平均功率是多少瓦？（g=10m/s2）【例4】汽车由静止开始在平直的公路上以恒定的功率起动，当速度为4m/s时的加速度为a，当速度为8m/s时的加速度为a/4，则汽车运动的最大速度为多少？【例5】汽车发动机的额定功率为P=60kW，若其总质量为m=5t，在水平路面上行驶时，所受的阻力恒为f=5×103N，求：（1）汽车所能达到的最大速度（2）若汽车以a=0.5m/s2的加速度由静止开始做匀加速度直线运动，这一过程能维持多长时间？【课后练习】1、关于功率的概念,下列说法中正确的是()A.力对物体做功越多,它的功率就越大B.做功时间越短,它的功率就越大C.做功越快,它的功率就越大D.额定功率越大的机械,做功越多2、关于功率，下列说法正确的是（）A、只要知道W和t就可由P=W/t计算出t时刻的功率B、由P=Fv可知，汽车发动机的功率一定与F和v的乘积成正比C、当汽车发动机功率一定时，牵引车与速度成反比D、要提高汽车行驶的最大速度，一定要提高发动机的额定功率3、做自由落体运动的物体，在前一半位移内重力的平均功率与后一半位移内重力的平均功率之比为（）A、1：3B、1：4C、1：（2-1）D、1：（2+1）4、额定功率为80kW的汽车，在某平直的公路上行驶的最大速度为20m/s，汽车的质量m=2×103kg.如果汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度大小为2m/s2.运动过程中阻力不变.求：(1)汽车所受的恒定阻力是多大?(2)3s末汽车的瞬时功率多大?(3)匀加速直线运动的时间多长?(4)在匀加速直线运动中，汽车的牵引力做的功多大?