2020屆高考物理一輪 專題13 功 功率學案 新課標

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1、2020屆高三新課標物理一輪原創(chuàng)精品學案 專題13 功 功率 教學目標：1．理解功的概念，會計算有關功的問題 2．理解功率的概念，會計算有關功率的問題 3．會討論有關機車的起動問題 本講重點：1．功的概念，功的計算 2．功率的概念，功率的計算 本講難點：功和功率的計算 考點點撥：1．功的分析與計算 2．一對作用力和反作用力做功的特點 3．功率的分析與計算 4．機車的兩種起動問題 第一課時 （二）重難點闡釋 1、功 功是力的空間積累效應。它和位移相對應（也和時間相對應）。計算功的方法有兩種： ⑴按照定義求功。即：W=Fscosθ。 在高中階段，這種方法只適用于恒力

2、做功。 這種方法也可以說成是：功等于恒力和沿該恒力方向上的位移的乘積。 ⑵用動能定理W=ΔEk或功能關系求功。當F為變力時，高中階段往往考慮用這種方法求功。這里求得的功是該過程中外力對物體做的總功（或者說是合外力做的功）。 這種方法的依據(jù)是：做功的過程就是能量轉化的過程，功是能的轉化的量度。如果知道某一過程中能量轉化的數(shù)值，那么也就知道了該過程中對應的功的數(shù)值。 2、功率 ⑴功率的定義式：，所求出的功率是時間t內(nèi)的平均功率。 ⑵功率的計算式：P=Fvcosθ，其中θ是力與速度間的夾角。該公式有兩種用法： ①求某一時刻的瞬時功率。這時F是該時刻的作用力大小，v取瞬時值，對應的P為F

3、在該時刻的瞬時功率； ②當v為某段位移（時間）內(nèi)的平均速度時，則要求這段位移（時間）內(nèi)F必須為恒力，對應的P為F在該段時間內(nèi)的平均功率。 二、高考要點精析 【例2】用力將重物豎直提起，先是從靜止開始勻加速上升，緊接著勻速上升。如果前后兩過程的運動時間相同，不計空氣阻力，則（ ） A．加速過程中拉力做的功比勻速過程中拉力做的功大 B．勻速過程中拉力做的功比加速過程中拉力做的功大 C．兩過程中拉力做的功一樣大 D．上述三種情況都有可能 ☆考點精煉 1．某人用300N的水平推力，把一個質量為50kg的木箱沿水平路面加速推動10m，后來又把它勻速舉高2m，這個人對木箱共做功多少？

4、 2．如圖所示，均勻長直木板長L=40cm，放在水平桌面上，它的右端與桌邊相齊，木板質量m=2kg，與桌面間的摩擦因數(shù)μ=0.2，今用水平推力F將其推下桌子，則水平推力至少做功為（ ）（g取10/s2） A．0.8J B．1.6J C．8J D．4J （二）一對作用力和反作用力做功的特點 ☆考點點撥 （1）一對作用力和反作用力在同一段時間內(nèi)，可以都做正功、或者都做負功，或者一個做正功、一個做負功，或者都不做功。 （2）一對作用力和反作用力在同一段時間內(nèi)做的總功可能為正、可能為負、也可能為零。 （3）一對互為作用反作用的摩擦力做的總功可能為零

5、（靜摩擦力）、可能為負（滑動摩擦力），但不可能為正。 【例3】?關于力對物體做功，以下說法正確的是（ ） A．一對作用力和反作用力在相同時間內(nèi)做的功一定大小相等，正負相反 B．不論怎樣的力對物體做功，都可以用W=Fscosα C．合外力對物體不作功，物體必定做勻速直線運動 D．滑動摩擦力和靜摩擦力都可以對物體做正功或負功 解析：一對作用力和反作用力一定大小相等、方向相反，而相互作用的兩物體所發(fā)生的位移不一定相等，它們所做的功不一定大小相等，所以，它們所做的功不一定大小相等，正負相反。公式W=Fscosα，只適用于恒力功的計算。合外力不做功，物體可以處于靜止?；瑒幽Σ亮?、靜摩擦力都

6、可以做正功或負功，如：在一加速行駛的卡車上的箱子，若箱子在車上打滑（有相對運動），箱子受滑動摩擦力，此力對箱子做正功；若箱子不打滑（無相對運動），箱子受靜摩擦力，對箱子也做正功。故D是正確的。 答案：D ☆考點精煉 P Q 3．如圖所示，斜面Q放在光滑的水平面上，斜面光滑，把小物塊P放在斜面Q的頂端由靜止滑下的過程中，P對Q的彈力對Q做的功為W1，Q對P的彈力對P做的功為W2，則下列關系正確的是 （ ） A．W1=0，W2=0 B．W1≠0，W2=0 C．W1=0，W2≠0 D．W1≠0，W2≠0，且W1+W2=0 第二課時 （三）功率的

7、分析與計算 ☆考點精煉 4．一個傾角為30o的光滑斜面長為L高為h，一質量為m的物體從頂端靜止開始下滑，當所用時間是滑到底端的時間的一半時，重力做功為___________，重力做功的瞬時功率為___________，重力做功的平均功率為___________。 （四）機車的兩種起動問題 ☆考點點撥 v a f F 當汽車從靜止開始沿水平面加速運動時，有兩種不同的加速過程，但分析時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，隨著v的增大，F(xiàn)必將減小，a也必將減小，汽車做加速度不斷減小的加速運動，直到F=f，

8、a=0，這時v達到最大值?？梢姾愣üβ实募铀僖欢ú皇莿蚣铀?。這種加速過程發(fā)動機做的功只能用W=Pt計算，不能用W=Fs計算（因為F為變力）。 （2）恒定牽引力的加速。由公式P=Fv和F-f=ma知，由于F恒定，所以a恒定，汽車做勻加速運動，而隨著v的增大，P也將不斷增大，直到P達到額定功率Pm，功率不能再增大了。這時勻加速運動結束，其最大速度為，此后汽車要想繼續(xù)加速就只能做恒定功率的變加速運動了?？梢姾愣恳Φ募铀贂r功率一定不恒定。這種加速過程發(fā)動機做的功只能用W=F?s計算，不能用W=P?t計算（因為P為變功率）。 要注意兩種加速運動過程的最大速度的區(qū)別。 【例5】一列火車總質量M=

9、500 t，機車發(fā)動機的額定功率P=6×105 W，在軌道上行駛時，軌道對列車的阻力Ff是車重的0.01倍，求： （1）火車在水平軌道上行駛的最大速度； （2）在水平軌道上，發(fā)動機以額定功率P工作，當行駛速度為v1=1 m/s和v2=10 m/s時，列車的瞬時加速度a1、a2各是多少； （3）在水平軌道上以36 km/h速度勻速行駛時，發(fā)動機的實際功率P′； （4）若火車從靜止開始，保持0.5m/s2的加速度做勻加速運動，這一過程維持的最長時間。 ☆考點精煉 5．額定功率為8W的玩具汽車，質量為2kg，汽車在水平桌面上由靜止開始以a=0.5m/s2做勻加速直線運動，在運動過程中汽車

10、的最大速率可達2m/s，求： （1）汽車牽引力為多大？勻加速運動過程可維持多長時間？ （2）汽車在勻加速運動過程中，牽引力、摩擦力對其各做多少功？ 考點精煉參考答案 1．解：沿水平路面推行時，人對木箱做功為 W1=F1s1=300×10J=3×103J． 勻速舉高時，人對木箱的托力F2=mg，人對木箱做功為 W2=F2S2=mgs2=50×10×2J=1×103J． 所以全過程中人對木箱做的功為 W=W1+W2=4×103J． 5．解：（1）玩具汽車先勻加速，后變加速，最終勻速運動。設牽引力為F1，摩擦力為F2，則P=F2vm 解得：F2=4N 根據(jù)牛頓第二定律有：

11、F1－F2=ma 得：F1=F2＋ma=5N 設勻加速運動能達到的最大速度為vm′，則：P=F1 vm′ 解得：vm′=1.6m/s 又vm′=at 所以，勻加速運動過程可維持的時間t==3.2s 三、考點落實訓練 1．一輛小車原先在平直公路上做勻速直線運動，從某時刻起，小車所受到的牽引力F和阻力F1隨時間的變化規(guī)律如圖（甲）所示，則作用在小車上的牽引力的功率隨時間變化規(guī)律是圖（乙）中的 （ ） 2．測定運動員體能的一種裝置如圖所示，運動員質量m1，繩拴在腰間沿水平方向跨過滑輪（不計滑輪摩擦、質量），懸掛重物m2，人用力蹬傳送帶而人的重心不動，

12、使傳送帶上側以速率v向右運動，下面是人對傳送帶做功的四種說法： ①人對傳送帶做功；②人對傳送帶不做功；③人對傳送帶做功的功率為m2gv；④人對傳送帶做功的功率為（m1＋m2）gv 以上說法正確的是 （ ） A．①③ B．①④ C．只有① D．只有② 3．在光滑水平面和粗糙水平面上推車，如果所用的推力相同并通過相同的路程，則推力對車所做的功是（ ） A. 一樣大 B. 在光滑水平面上做功較多 C. 在粗糙水平面上所做功較大 D. 要由小車通過這段路程的時間來決定 4．起重機的吊鉤下掛著質量為m

13、的木箱，如果木箱以加速度a勻減速下降了高度h，則木箱克服鋼索拉力所做的功為（ ） A. B. C. D. 8．汽車在水平路面上行駛，在下列情況下可以斷定汽車的牽引功率必保持恒定的是（ ） A. 牽引力恒定 B．速度與阻力恒定 C．加速度恒定 D．加速度與阻力恒定 9．起重機用鋼絲繩把一個質量為2.0×103kg的貨物從靜止開始起吊，提升的加速度為0.2m/s2，頭2秒內(nèi)起重機對貨物做的功為多大？這2s內(nèi)起重機做功的平均功率為多大？2s末起重機做功的瞬時功率是多大？ 10．A、B兩物體用細繩連著，放在水平地面上，用水平力F拉A物體，使A和B一起以的速度勻速前進，此時細繩的張力T=20N，現(xiàn)在用水平力只拉A物體使它也以的速度前進，這時的功率為200W，求F的功率應為多大？