2020屆高考物理一輪 專題13 功 功率學(xué)案 新課標(biāo)

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1、2020屆高三新課標(biāo)物理一輪原創(chuàng)精品學(xué)案 專題13 功 功率 教學(xué)目標(biāo)：1．理解功的概念，會(huì)計(jì)算有關(guān)功的問(wèn)題 2．理解功率的概念，會(huì)計(jì)算有關(guān)功率的問(wèn)題 3．會(huì)討論有關(guān)機(jī)車的起動(dòng)問(wèn)題 本講重點(diǎn)：1．功的概念，功的計(jì)算 2．功率的概念，功率的計(jì)算 本講難點(diǎn)：功和功率的計(jì)算 考點(diǎn)點(diǎn)撥：1．功的分析與計(jì)算 2．一對(duì)作用力和反作用力做功的特點(diǎn) 3．功率的分析與計(jì)算 4．機(jī)車的兩種起動(dòng)問(wèn)題 第一課時(shí) （二）重難點(diǎn)闡釋 1、功 功是力的空間積累效應(yīng)。它和位移相對(duì)應(yīng)（也和時(shí)間相對(duì)應(yīng)）。計(jì)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(shuō)成是：功等于恒力和沿該恒力方向上的位移的乘積。 ⑵用動(dòng)能定理W=ΔEk或功能關(guān)系求功。當(dāng)F為變力時(shí)，高中階段往往考慮用這種方法求功。這里求得的功是該過(guò)程中外力對(duì)物體做的總功（或者說(shuō)是合外力做的功）。 這種方法的依據(jù)是：做功的過(guò)程就是能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程，功是能的轉(zhuǎn)化的量度。如果知道某一過(guò)程中能量轉(zhuǎn)化的數(shù)值，那么也就知道了該過(guò)程中對(duì)應(yīng)的功的數(shù)值。 2、功率 ⑴功率的定義式：，所求出的功率是時(shí)間t內(nèi)的平均功率。 ⑵功率的計(jì)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(shí)刻的瞬時(shí)功率。這時(shí)F是該時(shí)刻的作用力大小，v取瞬時(shí)值，對(duì)應(yīng)的P為F

3、在該時(shí)刻的瞬時(shí)功率； ②當(dāng)v為某段位移（時(shí)間）內(nèi)的平均速度時(shí)，則要求這段位移（時(shí)間）內(nèi)F必須為恒力，對(duì)應(yīng)的P為F在該段時(shí)間內(nèi)的平均功率。 二、高考要點(diǎn)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(guò)程的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同，不計(jì)空氣阻力，則（ ） A．加速過(guò)程中拉力做的功比勻速過(guò)程中拉力做的功大 B．勻速過(guò)程中拉力做的功比加速過(guò)程中拉力做的功大 C．兩過(guò)程中拉力做的功一樣大 D．上述三種情況都有可能 ☆考點(diǎn)精煉 1．某人用300N的水平推力，把一個(gè)質(zhì)量為50kg的木箱沿水平路面加速推動(dòng)10m，后來(lái)又把它勻速舉高2m，這個(gè)人對(duì)木箱共做功多少？

4、 2．如圖所示，均勻長(zhǎng)直木板長(zhǎng)L=40cm，放在水平桌面上，它的右端與桌邊相齊，木板質(zhì)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(duì)作用力和反作用力做功的特點(diǎn) ☆考點(diǎn)點(diǎn)撥 （1）一對(duì)作用力和反作用力在同一段時(shí)間內(nèi)，可以都做正功、或者都做負(fù)功，或者一個(gè)做正功、一個(gè)做負(fù)功，或者都不做功。 （2）一對(duì)作用力和反作用力在同一段時(shí)間內(nèi)做的總功可能為正、可能為負(fù)、也可能為零。 （3）一對(duì)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(fù)（滑動(dòng)摩擦力），但不可能為正。 【例3】?關(guān)于力對(duì)物體做功，以下說(shuō)法正確的是（ ） A．一對(duì)作用力和反作用力在相同時(shí)間內(nèi)做的功一定大小相等，正負(fù)相反 B．不論怎樣的力對(duì)物體做功，都可以用W=Fscosα C．合外力對(duì)物體不作功，物體必定做勻速直線運(yùn)動(dòng) D．滑動(dòng)摩擦力和靜摩擦力都可以對(duì)物體做正功或負(fù)功 解析：一對(duì)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(fù)相反。公式W=Fscosα，只適用于恒力功的計(jì)算。合外力不做功，物體可以處于靜止?；瑒?dòng)摩擦力、靜摩擦力都

6、可以做正功或負(fù)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(duì)運(yùn)動(dòng)），箱子受滑動(dòng)摩擦力，此力對(duì)箱子做正功；若箱子不打滑（無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)），箱子受靜摩擦力，對(duì)箱子也做正功。故D是正確的。 答案：D ☆考點(diǎn)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(guò)程中，P對(duì)Q的彈力對(duì)Q做的功為W1，Q對(duì)P的彈力對(duì)P做的功為W2，則下列關(guān)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(shí) （三）功率的

7、分析與計(jì)算 ☆考點(diǎn)精煉 4．一個(gè)傾角為30o的光滑斜面長(zhǎng)為L(zhǎng)高為h，一質(zhì)量為m的物體從頂端靜止開始下滑，當(dāng)所用時(shí)間是滑到底端的時(shí)間的一半時(shí)，重力做功為___________，重力做功的瞬時(shí)功率為___________，重力做功的平均功率為___________。 （四）機(jī)車的兩種起動(dòng)問(wèn)題 ☆考點(diǎn)點(diǎn)撥 v a f F 當(dāng)汽車從靜止開始沿水平面加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，有兩種不同的加速過(guò)程，但分析時(shí)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(yùn)動(dòng)，直到F=f，

8、a=0，這時(shí)v達(dá)到最大值?？梢姾愣üβ实募铀僖欢ú皇莿蚣铀?。這種加速過(guò)程發(fā)動(dòng)機(jī)做的功只能用W=Pt計(jì)算，不能用W=Fs計(jì)算（因?yàn)镕為變力）。 （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(yùn)動(dòng)，而隨著v的增大，P也將不斷增大，直到P達(dá)到額定功率Pm，功率不能再增大了。這時(shí)勻加速運(yùn)動(dòng)結(jié)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(yùn)動(dòng)了?？梢姾愣恳Φ募铀贂r(shí)功率一定不恒定。這種加速過(guò)程發(fā)動(dòng)機(jī)做的功只能用W=F?s計(jì)算，不能用W=P?t計(jì)算（因?yàn)镻為變功率）。 要注意兩種加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程的最大速度的區(qū)別。 【例5】一列火車總質(zhì)量M=

9、500 t，機(jī)車發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率P=6×105 W，在軌道上行駛時(shí)，軌道對(duì)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(dòng)機(jī)以額定功率P工作，當(dāng)行駛速度為v1=1 m/s和v2=10 m/s時(shí)，列車的瞬時(shí)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(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)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(yùn)動(dòng)，這一過(guò)程維持的最長(zhǎng)時(shí)間。 ☆考點(diǎn)精煉 5．額定功率為8W的玩具汽車，質(zhì)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(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中汽車

10、的最大速率可達(dá)2m/s，求： （1）汽車牽引力為多大？勻加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程可維持多長(zhǎng)時(shí)間？ （2）汽車在勻加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，牽引力、摩擦力對(duì)其各做多少功？ 考點(diǎn)精煉參考答案 1．解：沿水平路面推行時(shí)，人對(duì)木箱做功為 W1=F1s1=300×10J=3×103J． 勻速舉高時(shí)，人對(duì)木箱的托力F2=mg，人對(duì)木箱做功為 W2=F2S2=mgs2=50×10×2J=1×103J． 所以全過(guò)程中人對(duì)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(yùn)動(dòng)。設(shè)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(shè)勻加速運(yùn)動(dòng)能達(dá)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(yùn)動(dòng)過(guò)程可維持的時(shí)間t==3.2s 三、考點(diǎn)落實(shí)訓(xùn)練 1．一輛小車原先在平直公路上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，從某時(shí)刻起，小車所受到的牽引力F和阻力F1隨時(shí)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(shí)間變化規(guī)律是圖（乙）中的 （ ） 2．測(cè)定運(yùn)動(dòng)員體能的一種裝置如圖所示，運(yùn)動(dòng)員質(zhì)量m1，繩拴在腰間沿水平方向跨過(guò)滑輪（不計(jì)滑輪摩擦、質(zhì)量），懸掛重物m2，人用力蹬傳送帶而人的重心不動(dòng)，

12、使傳送帶上側(cè)以速率v向右運(yùn)動(dòng)，下面是人對(duì)傳送帶做功的四種說(shuō)法： ①人對(duì)傳送帶做功；②人對(duì)傳送帶不做功；③人對(duì)傳送帶做功的功率為m2gv；④人對(duì)傳送帶做功的功率為（m1＋m2）gv 以上說(shuō)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(guò)相同的路程，則推力對(duì)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(guò)這段路程的時(shí)間來(lái)決定 4．起重機(jī)的吊鉤下掛著質(zhì)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(jī)用鋼絲繩把一個(gè)質(zhì)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(jī)對(duì)貨物做的功為多大？這2s內(nèi)起重機(jī)做功的平均功率為多大？2s末起重機(jī)做功的瞬時(shí)功率是多大？ 10．A、B兩物體用細(xì)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(jìn)，此時(shí)細(xì)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(jìn)，這時(shí)的功率為200W，求F的功率應(yīng)為多大？