《奪冠之路》福建專用高三物理一輪復(fù)習(xí) 第5章第1課時 功 功率課件 魯科

第一課時功功率1．理解功的物理意義及計(jì)算公式，會求恒力及變力的功，知道功是能量轉(zhuǎn)化的量度．2．理解功率的物理意義，區(qū)分功率的兩種表達(dá)形式并會靈活應(yīng)用．3．理解機(jī)車牽引力與速度的關(guān)系，會分析機(jī)車啟動問題．1．功(1)定義：物體受到力的作用，并在力的方向上發(fā)生一段位移，就說該力對物體做了功．(2)做功的兩個必要條件：做功的兩個必要條件是力和物體在力的方向上的位移，兩者缺一不可．功是過程量，即做功必定對應(yīng)一個過程(位移)，應(yīng)明確是哪個力在哪一個過程做的功．(3)公式：W＝Fscos_α.(4)功的正負(fù)：功是標(biāo)量，但有正、負(fù)之分．①當(dāng)0≤α＜90°時，W＞0，力對物體做正功．②當(dāng)90°＜α≤180°時，W＜0，力對物體做負(fù)功，也可說物體克服該力做了功．③當(dāng)α＝90°時，W＝0，力對物體不做功．(5)合力的功：當(dāng)物體在幾個力的共同作用下發(fā)生一段位移時，這幾個力的合力對物體所做的功．等于各個力分別對物體做功的代數(shù)和．定義功跟完成這些功所用時間的比值叫做功率公式P＝，P為時間t內(nèi)的平均功率P＝Fvcosα，單位瓦特(W)，1W＝1J/s物理意義功率描述做功的快慢，功率大則做功快，功率小則做功慢額定功率機(jī)械正常工作的最大輸出功率叫額定功率，一般在機(jī)械的銘牌上標(biāo)明實(shí)際功率機(jī)械實(shí)際工作時輸出的功率．要求小于等于額定功率2．功率(對應(yīng)學(xué)生生用書第第59頁)1．兩個互互相垂直直的力F1和F2作用在同同一物體體上，使使物體運(yùn)運(yùn)動，如如圖所示示．物體體通過一一段位移移，力FA．7JB．1JC．5JD．3.5J解析：幾個力的總功應(yīng)等于各個力的功的代數(shù)和．所以F1、F2的總功為W＝W1＋W2＝4J＋3J＝7J．故A選項(xiàng)正確．3．(2011年廈門模模擬)用力將重重物豎直直提起，，先是從從靜止A．加速過程中拉力的功比勻速過程中拉力的功大B．勻速過程中拉力的功比加速過程中拉力的功大C．兩過程中拉力的功一樣大D．上述三種情況都有可能功的正、、負(fù)判斷斷及計(jì)算算1．功的正、、負(fù)的判判斷(1)根據(jù)力和和位移的的方向的的夾角判判斷，此此法常用用于恒力力做功的的判斷．．(2)根據(jù)力和和瞬時速速度方向向的夾角角判斷．．此法常常用于判判斷質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)做曲線線運(yùn)動時時變力的的功，夾夾角為銳銳角時做做正功，，夾角為為鈍角時時做負(fù)功功．夾角角為直角角時不做做功．(3)根據(jù)功能能關(guān)系或或能量轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化與守守恒定律律進(jìn)行判判斷．若若有能量量轉(zhuǎn)化，，則應(yīng)有有力做功功，此法法常用于于判斷兩兩個相聯(lián)聯(lián)系的物物體內(nèi)力力做功的的情況．．2．功的計(jì)算算(1)恒力及合合力做功功的計(jì)算算①恒力的的功：直直接用公公式W＝Fscosαα計(jì)算．②合外力力的功a．先求合合外力F合，再應(yīng)用用公式W合＝F合·scosαα求功，其其中α為合力F合與位移s的夾角．．一般適適用于整整個過程程中合力力恒定不不變的情情況．b．分別求出每每個力的功W1、W2、W3…再應(yīng)用W合＝W1＋W2＋W3＋…求合外力的功功．這種方法法一般適用于于在整個過程程中，某些力力分階段作用用的情況．c．利用動能定定理或功能關(guān)關(guān)系求解．③作出變力F隨位移s變化的圖象，，圖象與位移移軸所圍的“面積”即為變力做的的功．圖中(a)圖表示恒力F做的功W，(b)圖表示變力F做的功W.④用動能定理W＝ΔEk或功能關(guān)系W＝ΔE，即用能量的的增量等效代代換變力所做做的功．(也可計(jì)算恒力力的功)【例1】如圖所示，質(zhì)質(zhì)量為m的物塊相對斜斜面靜止，斜斜面傾角為α，它們一起向向右勻速運(yùn)動動位移為L，則摩擦力、、支持力和重重力分別對物物塊做的功為為多少？思路點(diǎn)撥：求解此題注意意兩點(diǎn)：①此此題中物體所所受各力都是是恒力，可以以直接利用公公式求解；②②求解時注意意各力與位移移間的夾角．．解析：因物塊向右勻勻速運(yùn)動，由由平衡條件可可得f＝mgsinααN＝mgcosααf和N與位移的夾角角分別為α和90°＋α故摩擦力做的的功為W1＝fLcosαα＝mgLsinαcosα支持力做的功功為W2＝NLcos(90°＋α)＝－mgLsinαcosα因重力方向豎豎直向下，而而位移方向水水平向右，故故重力做功為為零，即WG＝0.答案：mgLsinαcosα－mgLsinαcosα0在應(yīng)用公式W＝Fscosαα?xí)r要注意α與題中所給的的角的含義不不一定相同．．在求恒力做做的功時可以以利用W＝Fcosαα·s＝F分s來求求，，F(xiàn)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分來求求，，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．．針對對訓(xùn)訓(xùn)練練11：如圖圖所所示示，，物物體體沿沿弧弧形形軌軌道道滑滑下下后后進(jìn)進(jìn)入入足足夠夠長長的的水水平平傳傳送送帶帶，，傳傳送送帶帶以以如如圖圖所所示示方方向向勻勻速速運(yùn)運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，，A．始終不做功B．先做負(fù)功后做正功C．先做正功后不做功D．先做負(fù)功后不做功解析：設(shè)傳送帶速度大小為v1，物體剛滑上傳送帶時的速度大小為v2.①當(dāng)v1＝v2時，物體隨傳送帶一起勻速運(yùn)動，故傳送帶與物體之間不存在摩擦力，即傳送帶對物體始終不做功，A正確．②當(dāng)v1<v2時，物體相對傳送帶向右運(yùn)動，物體受到的滑動摩擦力方向向左，則物體先做勻減速運(yùn)動直到速度減為v1，再做勻速運(yùn)動，故傳送帶對物體先做負(fù)功后不做功，D正確，B錯誤．③當(dāng)v1>v2時，物體相對傳送帶向左運(yùn)動，物體受到的滑動摩擦力方向向右，則物體先做勻加速運(yùn)動直到速度達(dá)到v1，再做勻速運(yùn)動，故傳送帶對物體先做正功后不做功，C正確．故選B.答案：B.機(jī)車車的的兩兩種種啟啟動動方方式式的的理理解解(1)解決決機(jī)機(jī)車車啟啟動動問問題題時時，，首首(2)無論哪種啟動方式，所有過程都滿足P＝F·v，其中P、F與v是同一瞬時的三個量，公式P＝F·vmax＝fvmax是指F＝f時的勻速運(yùn)動狀態(tài)．(3)勻加速啟動方式能持續(xù)的原因是功率逐漸增大，且只能持續(xù)到功率增加到額定功率．【例2】額定功率率為80kW的汽車，，在平直直公路上上行駛的的最大速速度是20m/s，汽車的的質(zhì)量是是2t，如果汽汽車從靜靜止開始始做勻加加速直線線運(yùn)動，，加速度度的大小小是2m/s2，運(yùn)動過過程中阻阻力不變變．求：：(1)汽車受到到的阻力力多大？？(2)3s末汽車的的瞬時功功率多大大？(3)汽車維持持勻加速速運(yùn)動的的時間多多長？思路點(diǎn)撥撥：汽車從靜靜止開始始做勻加加速運(yùn)動動時，牽牽引力恒恒定，隨隨著車速速的增大大，汽車車的輸出出功率逐逐漸增大大；當(dāng)汽汽車的輸輸出功率率等于額額定功率率后，若若車速繼繼續(xù)增大大，牽引引力必逐逐漸減小小，汽車車做加速速度逐漸漸減小的的變加速速運(yùn)動；；當(dāng)牽引引力等于于阻力時時，汽車車速度達(dá)達(dá)最大值值，其后后汽車做做勻速運(yùn)運(yùn)動．答案：(1)4×103N(2)48kW(3)5s在分析汽汽車啟動動問題時時，要先先弄清是是恒定功功率啟動動還是勻勻加速啟啟動，勻勻加速啟啟動時要要分析清清楚發(fā)動動機(jī)的功功率是否否達(dá)到額額定功率率．達(dá)到到額定功功率后汽汽車再以以恒定功功率運(yùn)動動，牽引引力隨速速度的增增大而減減小，不不能再用用勻變速針對訓(xùn)練練21：質(zhì)量4t的機(jī)車，，發(fā)動機(jī)機(jī)的最大大輸出功功率為100kW，運(yùn)動阻阻力恒為為2×103N，試求：：(1)當(dāng)機(jī)車車由靜靜止開開始以以0.5m/s2的加速速度沿沿水平平軌道道做勻勻加速速直線線運(yùn)動動的過過程中中，能能達(dá)到到的最最大速速度和和達(dá)到到該最最大速速度所所需的的時間間．(2)若機(jī)車車保持持額定定功率率不變變行駛駛，能能達(dá)到到的最最大速速度和和速度度為10m/s時機(jī)車車的加加速度度．解析：：(1)機(jī)車做做勻加加速直直線運(yùn)運(yùn)動時時，有有F－f＝ma，P＝Fvm，vm＝at由此可可解得得vm＝25m/s，t＝50s(2)機(jī)車行行駛時時運(yùn)動動形式式不加加限制制而機(jī)機(jī)車輸輸出功功率保保持額額定功功率不不變時時，機(jī)機(jī)車所所受牽牽引力力等于于阻力力，做做勻速速直線線運(yùn)動動，此此時又又有F′－f＝0，P＝可得：um＝50m/s，a′＝2m/s2.答案：(1)25m/s

50s

(2)50m/s

2m/s2考點(diǎn)點(diǎn)一一：：考考查查功功的的計(jì)計(jì)算算問問題題【例1】(基礎(chǔ)題)如圖所示，質(zhì)量為m的物體沿傾角為α的粗糙斜面下滑了一段距離s，物體與斜面間的動摩擦因數(shù)為μ，試求物體所受各力在下滑過程中對物體所做的功，及這些力所做的總功．思路點(diǎn)撥：計(jì)算幾個力同時對物體做功時，畫出正確的受力圖是解題的關(guān)鍵．解析析：：物體體下下滑重力做功W＝Gscos(90°－α)＝mgssinα彈力做功W1＝F1scos90°＝0摩擦力做功為W2＝F2scos180°＝－μmgscosα外力對物體所做的總功為W總＝W＋W1＋W2＝mgssinα－μmgscosα＝mgs(sinα－μcosα)．答案：見解析在遇遇到到求求功功的的問問題題時時，，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還還是是變變力力的的功功．．若若恒恒力力做做功功，，直直接接選選擇擇功功的的公公式式W＝Fscosαα求解．若是變變力做功，看看能否轉(zhuǎn)化為為恒力的功，，不能轉(zhuǎn)化的的，要借助動動能定理和能能量守恒定律律求解．考點(diǎn)二：考查查機(jī)車啟動問問題【例2】(能力題)汽車發(fā)動機(jī)的的額定功率為為60kW，汽車的質(zhì)量量為5t，汽車在水平平路面上行駛駛時，阻力是是車重的0.1倍，g＝10m/s2.(1)汽車保持額定定功率不變從從靜止啟動后后，①汽車所能達(dá)達(dá)到的最大速速度是多大？？②當(dāng)汽車的加加速度為2m/s2時速度多大？？③當(dāng)汽車的速速度為6m/s時加速度多大大？(2)若汽車從靜止止開始，保持持以0.5m/s2的加速度做勻勻加速直線運(yùn)運(yùn)動，這一過過程能維持多多長時間？答案：見解析(2010年上海理綜，，43)純電動概念車車E1是中國館的鎮(zhèn)鎮(zhèn)館之寶之一一．若E1概念車的總質(zhì)質(zhì)量為920kg，在16s答案：3.1×10350本題考查了機(jī)機(jī)車啟動中P＝F·v及牛頓第二定定律的應(yīng)用，，掌握機(jī)車啟啟動的兩種方方式和勻速運(yùn)運(yùn)動對應(yīng)的力力學(xué)關(guān)系是解解題的關(guān)鍵．．【測控導(dǎo)航】考點(diǎn)題號1.功的正負(fù)判斷1、32.功的計(jì)算4、7、83.功率的分析及計(jì)算2、5、94.機(jī)車啟動模型的應(yīng)用6、101.一人乘電梯從從1樓到20樓，在此過程程中經(jīng)歷了先先加速，后勻勻速，再減速速的運(yùn)動過程程，則電梯支支持力對人做做功情況是(D)A．加速時做正正功，勻速時時不做功，減減速時做負(fù)功功B．加速時做正正功，勻速和C．加速和勻速時做正功，減速時做負(fù)功D．始終做正功解析：在加速、勻速、減速的過程中，支持力與人的位移方向始終相同，所以支持力始終對人做正功．故選D.3．如圖所所示，，質(zhì)量量為M的長木木板B靜止在在光滑滑的水水平地地面上上，在在其右右端有有質(zhì)量量為m的木塊塊A，已知知m<M，給A、B大小相相等、、方向向相反反的初初速度度，使使它們們開始始運(yùn)動動，但但最終終A沒有滑離離出木板板B.在A和B相互作用用的過程程中，它它們之間間的摩擦擦力做功功的情況況是(C)A．摩擦力力對A一直做負(fù)負(fù)功B．摩擦力力對A先做正功功后做負(fù)負(fù)功C．摩擦力力對B一直做負(fù)負(fù)功D．摩擦力力對B先做負(fù)功功后做正正功解析：①分析木木塊A和木板B的運(yùn)動情情況：開開始時，，A、B分別向左左、向右右減速，，m<M，4．(2010年上海卷卷改編)如圖為質(zhì)質(zhì)量相等等的兩個個質(zhì)點(diǎn)A、B在同一直直線上運(yùn)運(yùn)動的vt圖象，由A．在t時刻兩個質(zhì)點(diǎn)在同一位置B．在t時刻兩個質(zhì)點(diǎn)速度相等C．在0～t時間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)B比質(zhì)點(diǎn)A位移大D．在0～t時間內(nèi)合外力對兩個質(zhì)點(diǎn)做功相等解析：①由題圖知t時刻速度相等，故B正確；②由于不知道兩質(zhì)點(diǎn)的初位置情況，故在t時刻，兩質(zhì)點(diǎn)不一定在同一位置，故A錯誤；③在0～t內(nèi)，B圖線與時間軸包圍的面積大，故C正確；④由動能定理知D正確．故選A.5．(2010年福建省省聯(lián)考)一個質(zhì)量量為2kg的質(zhì)點(diǎn)在在水平面面上做勻勻加速直直線運(yùn)動動，其初初速度為為5m/s，加速度度為2m/s2，則以下下說法正正確的是是(D)A．2s末質(zhì)點(diǎn)的的位移為為12mB．前2s質(zhì)點(diǎn)的平平均速度度為6m/sC．4s末質(zhì)點(diǎn)的的速度為為12m/sD．前2s質(zhì)點(diǎn)所受受合外力力做功的的平均功功率為28W6．(2010年福建省省廈門市市模擬)把動力裝A．60km/h