2019年度高考物理一輪復(fù)習(xí) 第五章 機(jī)械能 第1講 功和功率學(xué)案.doc

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第1講　功和功率 一、功 1.定義：一個(gè)物體受到力的作用，如果在力的方向上發(fā)生了一段位移，就說(shuō)這個(gè)力對(duì)物體做了功. 2.必要因素：力和物體在力的方向上發(fā)生的位移. 3.物理意義：功是能量轉(zhuǎn)化的量度. 4.計(jì)算公式 (1)恒力F的方向與位移l的方向一致時(shí)：W＝Fl. (2)恒力F的方向與位移l的方向成某一夾角α?xí)r：W＝Flcos α. 5.功的正負(fù) (1)當(dāng)0≤α<時(shí)，W>0，力對(duì)物體做正功. (2)當(dāng)<α≤π時(shí)，W<0，力對(duì)物體做負(fù)功，或者說(shuō)物體克服這個(gè)力做了功. (3)當(dāng)α＝時(shí)，W＝0，力對(duì)物體不做功. 6.一對(duì)作用力與反作用力的功 做功情形 圖例 備注 都做正功 (1)一對(duì)相互作用力做的總功與參考系無(wú)關(guān) (2)一對(duì)相互作用力做的總功W＝Flcosα.l是相對(duì)位移，α是F與l間的方向夾角 (3)一對(duì)相互作用力做的總功可正、可負(fù)，也可為零 都做負(fù)功 一正一負(fù) 一為零 一為正 一為負(fù) 7.一對(duì)平衡力的功 一對(duì)平衡力作用在同一個(gè)物體上，若物體靜止，則兩個(gè)力都不做功；若物體運(yùn)動(dòng)，則這一對(duì)力所做的功一定是數(shù)值相等，一正一負(fù)或均為零. 自測(cè)1　(多選)質(zhì)量為m的物體靜止在傾角為θ的斜面上，斜面沿水平方向向右勻速移動(dòng)了距離s，如圖1所示，物體m相對(duì)斜面靜止.則下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖1 A.重力對(duì)物體m做正功 B.合力對(duì)物體m做功為零 C.摩擦力對(duì)物體m做負(fù)功 D.支持力對(duì)物體m做正功 答案　BCD 二、功率 1.定義：功與完成這些功所用時(shí)間的比值. 2.物理意義：描述力對(duì)物體做功的快慢. 3.公式： (1)P＝，P為時(shí)間t內(nèi)物體做功的快慢. (2)P＝Fv ①v為平均速度，則P為平均功率. ②v為瞬時(shí)速度，則P為瞬時(shí)功率. ③當(dāng)力F和速度v不在同一直線上時(shí)，可以將力F分解或者將速度v分解. 自測(cè)2　(多選)關(guān)于功率公式P＝和P＝Fv的說(shuō)法正確的是(　　) A.由P＝知，只要知道W和t就可求出任意時(shí)刻的功率 B.由P＝Fv既能求某一時(shí)刻的瞬時(shí)功率，也可以求平均功率 C.由P＝Fv知，隨著汽車(chē)速度的增大，它的功率也可以無(wú)限增大 D.由P＝Fv知，當(dāng)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)功率一定時(shí)，牽引力與速度成反比 答案　BD 自測(cè)3　兩個(gè)完全相同的小球A、B，在某一高度處以相同大小的初速度v0分別沿水平方向和豎直方向拋出，不計(jì)空氣阻力，如圖2所示，則下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖2 A.兩小球落地時(shí)速度相同 B.兩小球落地時(shí)，重力的瞬時(shí)功率相同 C.從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)至落地，重力對(duì)兩小球做的功相同 D.從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)至落地，重力對(duì)兩小球做功的平均功率相同 答案　C 命題點(diǎn)一　功的分析和計(jì)算 1.常用辦法 對(duì)于恒力做功利用W＝Flcosα；對(duì)于變力做功可利用動(dòng)能定理(W＝ΔEk)；對(duì)于機(jī)車(chē)啟動(dòng)問(wèn)題中的恒定功率啟動(dòng)問(wèn)題，牽引力的功可以利用W＝Pt. 2.幾種力做功比較 (1)重力、彈簧彈力、電場(chǎng)力、分子力做功與位移有關(guān)，與路徑無(wú)關(guān). (2)滑動(dòng)摩擦力、空氣阻力、安培力做功與路徑有關(guān). (3)摩擦力做功有以下特點(diǎn)： ①單個(gè)摩擦力(包括靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力)可以做正功，也可以做負(fù)功，還可以不做功. ②相互作用的一對(duì)靜摩擦力做功的代數(shù)和總等于零；相互作用的一對(duì)滑動(dòng)摩擦力做功的代數(shù)和不為零，且總為負(fù)值. ③相互作用的一對(duì)滑動(dòng)摩擦力做功過(guò)程中會(huì)發(fā)生物體間機(jī)械能轉(zhuǎn)移和機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的情況，內(nèi)能Q＝Ffx相對(duì). 類(lèi)型1　恒力功的分析和計(jì)算 例1　如圖3所示，質(zhì)量為m的物體置于傾角為θ的斜面上，物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，在外力作用下，斜面以加速度a沿水平方向向左做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中物體m與斜面體相對(duì)靜止.則關(guān)于斜面對(duì)m的支持力和摩擦力的下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是(　　) 圖3 A.支持力一定做正功 B.摩擦力一定做正功 C.摩擦力可能不做功 D.摩擦力可能做負(fù)功 答案　B 解析　支持力方向垂直斜面向上，故支持力一定做正功.而摩擦力是否存在需要討論，若摩擦力恰好為零，物體只受重力和支持力，如圖所示，此時(shí)加速度a＝gtanθ.當(dāng)a>gtanθ時(shí)，摩擦力沿斜面向下，摩擦力與位移夾角小于90，則做正功；當(dāng)atanθ，傳送帶的速度為v(v0tanθ，則有μmgcosθ>mgsinθ，傳送帶的速度為v(v0(M＋m)gvcosθ，B錯(cuò)誤，C正確；由功能關(guān)系知此過(guò)程中貨車(chē)?yán)ψ龅墓Φ扔谪浵浜拓浳镎w動(dòng)能的增加量和重力勢(shì)能的增加量，大于(M＋m)gh，故D錯(cuò)誤. 14.國(guó)家十三五規(guī)劃中提出實(shí)施新能源汽車(chē)推廣計(jì)劃，提高電動(dòng)車(chē)產(chǎn)業(yè)化水平.假設(shè)有一輛新型電動(dòng)車(chē)，質(zhì)量m＝2103kg，額定功率P＝60kW，當(dāng)該電動(dòng)車(chē)在平直水平路面上行駛時(shí)，受到的阻力Ff是車(chē)重的0.1倍，g＝10m/s2. (1)求新型電動(dòng)車(chē)在此路面上行駛所能達(dá)到的最大速度； (2)新型電動(dòng)車(chē)從靜止開(kāi)始，以加速度a＝0.5m/s2做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，求這一過(guò)程能維持的時(shí)間； (3)新型電動(dòng)車(chē)從靜止開(kāi)始，保持額定功率做加速運(yùn)動(dòng)，則經(jīng)50s達(dá)到最大速度，求此過(guò)程中新型電動(dòng)車(chē)的位移大小. 答案　(1)30m/s　(2)40s　(3)1050m 解析　(1)當(dāng)電動(dòng)車(chē)速度達(dá)到最大時(shí)電動(dòng)車(chē)的牽引力與阻力平衡，即F＝Ff Ff＝kmg＝0.1210310N＝2000N 由P＝Fvm＝Ffvm 得vm＝＝m/s＝30 m/s (2)電動(dòng)車(chē)做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)有F1－Ff＝ma 解得牽引力F1＝3000N 設(shè)電動(dòng)車(chē)剛達(dá)到額定功率時(shí)的速度為v1，得P＝F1v1 則v1＝＝m/s＝20 m/s 設(shè)電動(dòng)車(chē)勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t，則有v1＝at 解得t＝＝s＝40s (3)從靜止到最大速度整個(gè)過(guò)程有牽引力與阻力做功，由動(dòng)能定理得Pt2－Ffx＝mvm2 代入數(shù)據(jù)解得x＝1050m