【创新设计】2011届高考物理一轮复习 第5章 第1课时 功、功率课件人教大纲版课件 人教大纲版.ppt

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1、考考 纲纲 要要 求求三三 年年 考考 情情热热 点点 考考 向向考点考点要求要求2007年年2008年年2009年年功、功、功率功率上海物理上海物理(T12选择选择)广东物理广东物理(T4选择选择)宁夏理综宁夏理综(T18选择选择)广东物理广东物理(T17选择选择)海南卷海南卷(T7选择选择)辽宁、宁夏卷辽宁、宁夏卷(T17选择选择)四川卷四川卷(T23计算计算)辽宁、宁夏卷辽宁、宁夏卷(T21选择选择)功和功率的计算功和功率的计算在在2009年高考中年高考中不少省份以选择不少省份以选择题、计算题的形题、计算题的形式进行考查功式进行考查功和功率宜与其他和功率宜与其他部分知识结合，部分知识结合

2、，综合面广，所以综合面广，所以功和功率的计算功和功率的计算仍是高考的热点仍是高考的热点.第五章第五章 机械能机械能第第1 1课时课时 功功 功率功率1定义：定义：力和物体在力的方向上力和物体在力的方向上 的乘积称为力对物体做的功的乘积称为力对物体做的功2公式：公式：W .只适用于恒力做功的计算只适用于恒力做功的计算位移位移Fscos3力做功的两个必要因素：力做功的两个必要因素：力和力和 的位移的位移4功是功是 ，没有方向，但有正、负之分，没有方向，但有正、负之分 “正功正功”“”“负功负功”的物理意义是什么？的物理意义是什么？“正功正功”“”“负功负功”中的中的“、”号表示功的大小吗？号表示功

3、的大小吗？提示：提示：“正功正功”表示该力作为动力对物体做功表示该力作为动力对物体做功“负功负功”表示该力作为阻表示该力作为阻力对物体做功表示力对物体做功表示“正功正功”“”“负功负功”的的“、”号不表示功的大小号不表示功的大小力的方向上力的方向上标量标量1功的计算公式功的计算公式WFscos 应用注意的要点应用注意的要点(1)WFscos 是恒力做功的计算式，对变力做功的计算不适用是恒力做功的计算式，对变力做功的计算不适用因此，每当使用因此，每当使用WFscos 计算功时，要先弄清是恒力做功还是变力做功计算功时，要先弄清是恒力做功还是变力做功(2)恒力做功多少只与恒力做功多少只与F、s及二者

4、夹角余弦有关，而与物体的加速度大小、及二者夹角余弦有关，而与物体的加速度大小、速度大小、运动时间长短等都无关，即与物体的运动性质无关，速度大小、运动时间长短等都无关，即与物体的运动性质无关，同时还与有无其他力做功也无关同时还与有无其他力做功也无关(3)公式公式WFscos 中的中的s是物体相对地面的位移，是物体相对地面的位移，而不是相对于和它接触的物体的位移而不是相对于和它接触的物体的位移2判断某一个力判断某一个力F F对物体是否做功、做正功还是做负功的方法有哪些对物体是否做功、做正功还是做负功的方法有哪些？(1)根据力的方向和位移的方向的夹角根据力的方向和位移的方向的夹角判断功的正负判断功的

5、正负(2)从能量角度入手，此法既适用于恒力做功，也适用于变力做功，关键应分析清从能量角度入手，此法既适用于恒力做功，也适用于变力做功，关键应分析清楚能量转化情况，根据功是能量转化的量度，若有能量转化，则必有力对物体做楚能量转化情况，根据功是能量转化的量度，若有能量转化，则必有力对物体做功功(3)看力看力F与物体运动速度的方向之间的夹角与物体运动速度的方向之间的夹角的大小，若的大小，若90，则力则力F不做功；不做功；若若90，则力则力F做正功；若做正功；若90，则力则力F做负功做负功( (或者说物体克服力或者说物体克服力F做了做了功功) )此法常用于判断曲线运动中力做功的情况此法常用于判断曲线运

6、动中力做功的情况1(2010江苏南通测试江苏南通测试)如图如图511所示甲、乙两容器形状不同，容积却相同，所示甲、乙两容器形状不同，容积却相同，现有两块完全相同的金属块用细线系着分别浸没入同样深度，这时两容器水现有两块完全相同的金属块用细线系着分别浸没入同样深度，这时两容器水面相平齐如果将金属块匀速提出水面，则下列说法中正确的是面相平齐如果将金属块匀速提出水面，则下列说法中正确的是()A将金属块从甲容器中拉出水面的过程中拉力做功多些将金属块从甲容器中拉出水面的过程中拉力做功多些B将金属块从乙容器中拉出水面的过程中拉力做功多些将金属块从乙容器中拉出水面的过程中拉力做功多些C将金属块分别从甲、乙两

7、容器中拉出水面的过程中拉力做功相同将金属块分别从甲、乙两容器中拉出水面的过程中拉力做功相同D将金属块分别从甲、乙两容器中拉出水面的过程中拉力做功多少无法比较将金属块分别从甲、乙两容器中拉出水面的过程中拉力做功多少无法比较解析：解析：将两金属块分别从甲、乙两容器中拉出水面时，乙容器水面下降的高度大将两金属块分别从甲、乙两容器中拉出水面时，乙容器水面下降的高度大于甲容器水面下降的高度，可见将金属块从甲容器中拉出水面的位移要大些，所于甲容器水面下降的高度，可见将金属块从甲容器中拉出水面的位移要大些，所以拉力做功多些，以拉力做功多些，A正确正确答案：答案：A1定义：定义：功跟完成这些功所用功跟完成这些

8、功所用 的比值的比值2物理意义：物理意义：描述做功的描述做功的 3公式公式(1)P ，P为时间为时间t内的内的 (2)PFvcos (为为F与与v的夹角的夹角)v为平均速度，则为平均速度，则P为为 v为瞬时速度，则为瞬时速度，则P为为 平均功率平均功率平均功率平均功率瞬时功率瞬时功率时间时间快慢快慢 对机车的功率对机车的功率PFv式中式中F为机车的牵引力，还是机车的合外力？为机车的牵引力，还是机车的合外力？提示：提示：F为机车的牵引力，并非机车的合外力为机车的牵引力，并非机车的合外力4额定功率：额定功率：机械机械 时输出的时输出的 功率功率5实际功率：实际功率：机械机械 时输出的功率要求小于等

9、于时输出的功率要求小于等于 正常工作正常工作最大最大实际工作实际工作额定功率额定功率1对公式对公式PFv的认识的认识此公式适用于力此公式适用于力F方向和速度方向和速度v方向在同一条直线上的情况方向在同一条直线上的情况(1)当力当力F与速度与速度v不在一条直线上时，可以将力不在一条直线上时，可以将力F分解为沿分解为沿v方向上的力方向上的力F1和和垂直于垂直于v方向上的力方向上的力F2，由于由于F2不做功，故力不做功，故力F的功率与分力的功率与分力F1的功率相同，的功率相同，可得可得PF1v.(2)从从PFv可见：可见：当当P一定时，要增加一定时，要增加F，必须减小，必须减小v，故汽车爬坡时，故汽

10、车爬坡时，司机常换低挡降低速度来增大牵引力司机常换低挡降低速度来增大牵引力当当F一定时，一定时，v增加增加(如匀加速运动如匀加速运动)，则，则P也会增加，但这样的过程是有限度的也会增加，但这样的过程是有限度的当当v一定时，一定时，P越大越大F就越大如功率越大的起重机可吊起的重物的质量越大就越大如功率越大的起重机可吊起的重物的质量越大2机动车辆启动的两种方式机动车辆启动的两种方式恒定功率启动恒定功率启动恒定加速度启动恒定加速度启动过程分析过程分析阶段一：阶段一：vF a 阶段二：阶段二：FF阻阻a0PF阻阻vm阶段一：阶段一：a 不变不变F不变不变vPFv，直到，直到PP额额Fvm阶段二：阶段二

11、：vF a 阶段三：阶段三：FF阻阻时时a0v达最大值达最大值vm运动规律运动规律加速度逐渐减小的变加速直加速度逐渐减小的变加速直线运动线运动(对应下图的对应下图的OA段段)以以vm匀速直线运动匀速直线运动(对应下图对应下图中的中的AB段段)以加速度以加速度a做匀加速直线运动做匀加速直线运动(对应下图对应下图中的中的OA段段)匀加速运动能维持的时间匀加速运动能维持的时间t0 以以vm匀速直线运动，对匀速直线运动，对应下图中的应下图中的BC段段方式方式过程过程Pt图图象象vt图象图象2以初速度以初速度v0做平抛运动的物体，重力在第做平抛运动的物体，重力在第1 s末和第末和第2 s末的功率之比为末

12、的功率之比为，重，重力在第力在第1 s内和第内和第2 s内的平均功率之比为内的平均功率之比为，则，则()A/3/2 B/2/3 C/1/2 D/2解析：解析：做平抛运动的物体，在竖直方向上做自由落体运动，设第做平抛运动的物体，在竖直方向上做自由落体运动，设第1 s末和第末和第2 s末物体在竖直方向上的速度分别为末物体在竖直方向上的速度分别为v1和和v2，在竖直方向的位移分别为，在竖直方向的位移分别为h1和和h2，则则v1g1g，v2g22g，h1 g12 g，h2 g222g所以第所以第1 s末和第末和第2 s末重力的瞬时功率为末重力的瞬时功率为P1mgv1mg2，P2mgv22mg2所以所以

13、P1/P2mg2/(2mg2)第第1 s内和第内和第2 s内重力的平均功率为内重力的平均功率为 所以所以 答案：答案：A【例【例1】 一物体在水平面上，受恒定的水平拉力和摩擦力作用沿直线运动，已知一物体在水平面上，受恒定的水平拉力和摩擦力作用沿直线运动，已知在第在第1秒内合力对物体做的功为秒内合力对物体做的功为45 J，在第在第1 1秒末撤去拉力，其秒末撤去拉力，其vt图象如图图象如图512所示，则所示，则()A物体的质量为物体的质量为10 kgB物体与水平面间的动摩擦因数为物体与水平面间的动摩擦因数为0.2C第第1秒内摩擦力对物体做的功为秒内摩擦力对物体做的功为60 JD第第1秒内拉力对物体

14、做的功为秒内拉力对物体做的功为60 J图图512解析：解析：由动能定理，由动能定理，45 Jmv2/2，第，第1秒末速度秒末速度v3 m/s，解出，解出m10 kg，故故A正确；撤去拉力后加速度的大小正确；撤去拉力后加速度的大小a m/s21 m/s2，摩擦力，摩擦力fma10 N，又，又fmg，解出，解出0.1，故，故B错误；第错误；第1秒内物体的位移秒内物体的位移x1.5 m，第，第1秒内摩擦力对物体做的功秒内摩擦力对物体做的功Wfx15 J，故，故C错误；第错误；第1秒内加速度秒内加速度a1 m/s23 m/s2，设第，设第1秒内拉力为秒内拉力为F，则，则Ffma1，第，第1秒内拉力对物

15、体做的秒内拉力对物体做的功功WFx60 J，故，故D正确正确答案：答案：AD常见的功的计算方法常见的功的计算方法1恒力做功恒力做功(1)对恒力作用下物体的运动，力对物体做的功用对恒力作用下物体的运动，力对物体做的功用WFlcos 求解该公式可求解该公式可写成写成WF(lcos )(Fcos )l.即功等于力与力方向上位移的乘积或功等于即功等于力与力方向上位移的乘积或功等于位移与位移方向上力的乘积位移与位移方向上力的乘积(2)利用动能定理利用动能定理2变力做功变力做功(1)用动能定理用动能定理WEk或功能关系或功能关系WE，即用能量的增量等效代换变力所即用能量的增量等效代换变力所做的功做的功(

16、(也可计算恒力功也可计算恒力功) )(2)当变力的功率当变力的功率P一定时，可用一定时，可用WPt求功，如机车恒功率启动时求功，如机车恒功率启动时(3)将变力做功转化为恒力做功将变力做功转化为恒力做功3 总功的求法总功的求法(1)总功等于合外力的功总功等于合外力的功先求出物体所受各力的合力先求出物体所受各力的合力F合合，再根据再根据W总总F合合lcos 计算总功，计算总功，但应注意但应注意应是合力与位移应是合力与位移l的夹角的夹角(2)总功等于各力做功的代数和总功等于各力做功的代数和分别求出每一个力做的功：分别求出每一个力做的功：W1F1l1cos 1，W2F2l2cos 2，W3F3l3co

17、s 3，再把各个外力的功求代数和即再把各个外力的功求代数和即：W总总W1W2W3某一个力是否做功及做功的多少与物体的运动性质及有无其他力做功无关某一个力是否做功及做功的多少与物体的运动性质及有无其他力做功无关11分别对放在粗糙水平面上的同一物体施一水平拉力和一斜向上的拉力分别对放在粗糙水平面上的同一物体施一水平拉力和一斜向上的拉力使物体在这两种情况下的加速度相同，当物体通过相同位移时，这两种使物体在这两种情况下的加速度相同，当物体通过相同位移时，这两种情况下拉力的功和合力的功的正确关系是情况下拉力的功和合力的功的正确关系是()A拉力的功和合力的功分别相等拉力的功和合力的功分别相等 B拉力的功相

18、等，斜向拉时合力的功大拉力的功相等，斜向拉时合力的功大C合力的功相等，斜向拉时拉力的功大合力的功相等，斜向拉时拉力的功大 D合力的功相等，斜向拉时拉力的功小合力的功相等，斜向拉时拉力的功小解析：解析：两种情况下加速度相等，合力相等，位移相等，所以合力的功相等，两种情况下加速度相等，合力相等，位移相等，所以合力的功相等，第一种情况拉力的功第一种情况拉力的功W1F1s，第二种情况下拉力的功，第二种情况下拉力的功W2F2scos ，由受，由受力分析力分析F1f1ma，F2cos f2ma，f1f2，则，则F1F2cos ，即，即W1W2，即斜向拉时拉力的功小即斜向拉时拉力的功小答案：答案：D【例【例

19、2】 如图如图513所示，水平传送带正以所示，水平传送带正以2 m/s的速度运行，两端水平距离的速度运行，两端水平距离l8 m，把一质量把一质量m2 kg的一个物块轻轻放到传送带的的一个物块轻轻放到传送带的A端，物块在传送端，物块在传送带的带动下向右运动，若物块与传送带间的动摩擦因数带的带动下向右运动，若物块与传送带间的动摩擦因数0.1，则把这个则把这个物块从物块从A端传送到端传送到B端的过程中，不计物块的大小端的过程中，不计物块的大小，g取取10 m/s2，求求：(1)摩擦力做功的平均功率；摩擦力做功的平均功率；(2)摩擦力做功的最大功率摩擦力做功的最大功率图图5 51 13 3解析：解析：

20、物体刚放到传送带上时，由于与传送带有相对运动，物块受向右的滑动摩物体刚放到传送带上时，由于与传送带有相对运动，物块受向右的滑动摩擦力，物块做加速运动，摩擦力对物块做功，求出物块在摩擦力作用下的位移和擦力，物块做加速运动，摩擦力对物块做功，求出物块在摩擦力作用下的位移和运动时间，由运动时间，由P 和和PFv分别求出平均功率和最大功率分别求出平均功率和最大功率(1)物块受向右的摩擦力为：物块受向右的摩擦力为：fmg0.1210 N2 N加速度为加速度为a g0.110 m/s21 m/s2当物块与传送带相对静止时的位移为：当物块与传送带相对静止时的位移为：s m2 m.摩擦力做功为：摩擦力做功为：

21、Wfs22 J4 J相对静止后物块与传送带之间无摩擦力，此后物块匀速运动到相对静止后物块与传送带之间无摩擦力，此后物块匀速运动到B端，物块由端，物块由A端端到到B端所用的时间为：端所用的时间为：t 5 s则物块在被传送过程中所受摩擦力的平均功率为：则物块在被传送过程中所受摩擦力的平均功率为： 0.8 W.(2)当物块在传送带上加速到与传送带速度相同时，摩擦力的功率最大，则当物块在传送带上加速到与传送带速度相同时，摩擦力的功率最大，则Pmfv22 W4 W答案：答案：(1)0.8 W(2)4 W计算功率的基本思路计算功率的基本思路1首先判断待求的功率是瞬时功率还是平均功率首先判断待求的功率是瞬时

22、功率还是平均功率2(1)平均功率的计算方法平均功率的计算方法利用利用 . .利用利用 (2)瞬时功率的计算方法瞬时功率的计算方法PFvcos ，v是是t时刻的瞬时速度时刻的瞬时速度21(2009辽宁、宁夏，辽宁、宁夏，17)质量为质量为m的物体静止在光滑水平面上，从的物体静止在光滑水平面上，从t0时刻时刻开始受到水平力的作用力的大小开始受到水平力的作用力的大小F与时间与时间t的关系如图的关系如图514所示，力的方所示，力的方向保持不变，则向保持不变，则()图图514A3t0时刻的瞬时功率为时刻的瞬时功率为B3t0时刻的瞬时功率为时刻的瞬时功率为C在在t0到到3t0这段时间内，水平力的平均功率为

23、这段时间内，水平力的平均功率为D在在t0到到3t0这段时间内，水平力的平均功率为这段时间内，水平力的平均功率为解析：解析：在在02t0时间内，物体的加速度时间内，物体的加速度a1 ，2t0时刻的速度时刻的速度v1a12t0 ，位移，位移s1 ；2t03t0时间内，加速度时间内，加速度a2 ，3t0时刻的速度时刻的速度v2v1a2t0 ，2t03t0时间内的位移时间内的位移s2 ；所以所以3t0时刻的瞬时功率时刻的瞬时功率P3F0v2 ，B对，对，A错；错；3t0内的平均功率内的平均功率 ，D对，对，C错错答案：答案：BD【例【例3】 (15分分)汽车发动机的功率为汽车发动机的功率为60 kW，

24、汽车的质量为，汽车的质量为4 t，当它行驶在坡度，当它行驶在坡度为为0.02(sin 0.02)的长直公路上时，如图的长直公路上时，如图515所示，所受摩擦阻力为车所示，所受摩擦阻力为车重的重的0.1倍倍(g10 m/s2)，求：，求：(1)汽车所能达到的最大速度汽车所能达到的最大速度vm；(2)若汽车从静止开始以若汽车从静止开始以0.6 m/s2的加速度做匀加速直线运动，的加速度做匀加速直线运动，则此过程能维持多长时间？则此过程能维持多长时间？图图515解析：解析：(1)汽车在坡路上行驶，所受阻力由两部分构成，即汽车在坡路上行驶，所受阻力由两部分构成，即Ffkmgmgsin 4 000 N8

25、00 N4 800 N(3分分)又因为当又因为当FFf时，时，PFfvm，所以，所以 (2分分)vm m/s12.5 m/s.(2分分)(2)汽车从静止开始，以汽车从静止开始，以a0.6 m/s2，匀加速行驶，匀加速行驶，由由Fma，有，有FFfmgsin ma. (2分分)所以所以Fmakmgmgsin 41030.6 N4 800 N7.2103 N (2分分)保持这一牵引力，汽车可达到匀加速行驶的最大速度保持这一牵引力，汽车可达到匀加速行驶的最大速度vm，有，有vm m/s8.33 m/s. (2分分)由运动学规律可以求出匀加速行驶的时间由运动学规律可以求出匀加速行驶的时间t s13.9

26、 s (2分分)当汽车匀加速行驶的速度达到最大值时，汽车做功多少？当汽车匀加速行驶的速度达到最大值时，汽车做功多少？解析：解析：汽车匀加速运动的位移汽车匀加速运动的位移s m57.82 m.由由WFs可求出汽车在匀加速运动阶段行驶时牵引力做功为可求出汽车在匀加速运动阶段行驶时牵引力做功为WFs7.210357.82 J4.16105 J.答案：答案：4.16105 J不管对哪种启动方式，机动车的功率均是指牵引力的功率，对启动过不管对哪种启动方式，机动车的功率均是指牵引力的功率，对启动过程的分析也都是用分段分析法，并且将牛顿第二定律和运动学公式相程的分析也都是用分段分析法，并且将牛顿第二定律和运

27、动学公式相结合进行综合分析有时也应用动能定理求解结合进行综合分析有时也应用动能定理求解31如图如图516所示为牵引力所示为牵引力F和车速倒数和车速倒数1/v的关系图象若一汽车质量为的关系图象若一汽车质量为2103 kg，它由静止开始沿平直公路行驶，且行驶中阻力恒定，设其中最大，它由静止开始沿平直公路行驶，且行驶中阻力恒定，设其中最大车速为车速为30 m/s，则，则()A汽车所受阻力为汽车所受阻力为2103 NB汽车在车速为汽车在车速为15 m/s时，功率为时，功率为6104 WC汽车匀加速运动的加速度为汽车匀加速运动的加速度为3 m/s2D汽车匀加速所需时间为汽车匀加速所需时间为5 s解析：解

28、析：由由F 图象分析出：在图象分析出：在v10 m/s的过程中，汽车做匀加速运动，而速度的过程中，汽车做匀加速运动，而速度在在1030 m/s的过程中，的过程中，F ，可见，可见，PFvk功率恒定，速度功率恒定，速度v30 m/s时时的牵引力与阻力相等的牵引力与阻力相等由图可知，汽车达到最大速度由图可知，汽车达到最大速度v30 m/s对应的牵引力等于阻力为对应的牵引力等于阻力为2103 N，A正正确；在确；在v10 m/s的过程中，汽车匀加速运动的加速度的过程中，汽车匀加速运动的加速度a m/s22 m/s2，匀加速运动的时间为，匀加速运动的时间为t s5 s，D正确；正确； C错误；在速度由

29、错误；在速度由10 m/s增至增至30 m/s的过程中，的过程中，F ，可知：，可知：PFvk，功，功率不变，所以汽车速度为率不变，所以汽车速度为15 m/s时的功率与速度为时的功率与速度为10 m/s时的功率相等，时的功率相等，PFv610310 W6104 W，B正确正确答案：答案：ABD如图如图517所示，木板可绕固定水平轴所示，木板可绕固定水平轴O转动木板从水平位置转动木板从水平位置OA缓慢转到缓慢转到OB位置，木板上的物块始终相对于木板静止在这一过程中，物块的重力势位置，木板上的物块始终相对于木板静止在这一过程中，物块的重力势能增加了能增加了2 J用用FN表示物块受到的支持力，用表示

30、物块受到的支持力，用Ff表示物块受到的摩擦力在表示物块受到的摩擦力在此过程中，以下判断正确的是此过程中，以下判断正确的是()AFN和和Ff对物块都不做功对物块都不做功 BFN对物块做功为对物块做功为2 J，Ff对物块不做功对物块不做功CFN对物块不做功，对物块不做功，Ff对物块做功为对物块做功为2 J DFN和和Ff对物块所做功的代数和为对物块所做功的代数和为0 错解错解1受物块在斜面上运动的思维定式的影响，认为支持力不做功，受物块在斜面上运动的思维定式的影响，认为支持力不做功，摩擦力做功，错选摩擦力做功，错选C.错解错解2对物块受力分析不充分，认为物块缓慢移动对物块受力分析不充分，认为物块缓

31、慢移动，FN和和Ff对物块所做功的代对物块所做功的代数和为数和为0，错选错选D.【错解】【错解】解析：解析：由做功的条件可知：只要有力，并且物块沿力的方向有位移，那么由做功的条件可知：只要有力，并且物块沿力的方向有位移，那么该力就对物块做功由受力分析知，支持力该力就对物块做功由受力分析知，支持力FN做正功，但摩擦力做正功，但摩擦力Ff方向始方向始终和速度方向垂直，所以摩擦力不做功由动能定理终和速度方向垂直，所以摩擦力不做功由动能定理WFNmgh0，故，故支持力支持力FN做功为做功为mgh.正确选项正确选项B.【正解】【正解】【反思总结】【反思总结】点击此处进入点击此处进入 作业手册作业手册求力对物体做功问题首先从做功的条件判断力对物体是否做功及做功的求力对物体做功问题首先从做功的条件判断力对物体是否做功及做功的正负，一般可以从力和位移的方向关系正负，一般可以从力和位移的方向关系(恒力做功情况恒力做功情况)或力和速度的方或力和速度的方向关系向关系(变力做功情况变力做功情况)入手进行分析求解变力做功，动能定理是最常入手进行分析求解变力做功，动能定理是最常用的方法用的方法.