高三功和功率教案

1、第十講：功和功率適用學科高中物理適用年級高三適用區(qū)域新課標人教版課時時長120知識點1、功和功的計算2、功率、平均功率和瞬時功功率教學目標1知識與技能（1）理解功、功率、平均功率、瞬時功率等概念的含義。（2）知道功的正負的物理意義，掌握恒力做功的特點及計算方法。（3）會分析機車在恒定功率或恒定牽引力條件下運動的狀態(tài)變化情況。（4）重點掌握與本節(jié)內(nèi)容相關(guān)的重要的習題類型及其解法。2過程與方法結(jié)合生活中的某些實踐進行討論,達到掌握本節(jié)知識的技能和要求。3情感、態(tài)度與價值觀在學習中體會合作探討知識的樂趣，認識科學與生活的緊密聯(lián)系。教學重點理解功和功率的概念并會正確的計算功和功率教學難點功和功率的計算

2、教學過程一、復習預習1、復習：功和能是兩個重要概念，它在力學及至整個物理學中都占有重要地位，循序漸進地理解功和能的概念以及功能關(guān)系，是學習本章的基本線索。下面我們首先來復習功和功率的概念。2、預習：（1）功和功率的概念（2）正功和負功（3）平均功率和瞬時功率二、知識講解課程引入：前面已經(jīng)復習了力和運動了，物體受力使物體沿力的方向發(fā)生位移，我們稱力對物體做了功，本節(jié)課我來復習功和功率?？键c/易錯點1.功和功的計算1功（1）定義：物體受力的作用，并沿力的方向發(fā)生一段位移，稱力對物體做了功。說明：功表示了力在空間上的積累效應(yīng)，是能的轉(zhuǎn)化的量度（2）功的兩個要素：力和沿力的方向發(fā)生的位移。（3）公式：

3、WFScos（為F與s的夾角）說明：此公式應(yīng)用于恒力的功，若是變力，一般不用此公式功，是力的空間積累效應(yīng)。為F方向與s方向的夾角力對物體做的功只與F、S、有關(guān)，與物體的運動狀態(tài)等因素無關(guān)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過程中的功(4) 單位：焦耳（J）1焦耳=1牛·米，即1J=1N/m（5）標矢性：功是標量，只有大小沒有方向但有正負注意:正負不代表大小，比較功的大小時要看功的絕對值，絕對值大的做功多，絕對值小的做功少。（6）計算合力做功的方法對物體受力分析，求出合力根據(jù)公式W合=F合Scos （合外力為恒力）求各力做功的代數(shù)和，+（7）摩擦力做功：無論

4、是靜摩擦力，還是滑動摩擦力都可以做正功、負功，還可以不做功。2正功和負功（1） 當時，則W>0，力對物體做正功（2） 當時,，則W=0，即力對物體不做功（3）時，W<0，力對物體做負功即克服該力做功強調(diào)：為F和S的夾角，也可以是F和的夾角（物體做曲線運動時可以用此判斷）考點/易錯點2.功率1.功率（1）物理意義：反映做功快慢的物理量。（2）定義：功跟完成這些功所用時間的比值叫功率。（3）公式：（4）單位：國際單位：瓦特（W）1瓦=1焦耳/秒即1W=1J/s常用單位：1KW=103W（5）標矢性：標量2.平均功率和瞬時功率（1） 平均功率；推導知：（2） 瞬時功率（為F和的夾角）注意

5、：F和必須是同一時刻的物理量3.額定功率、實際功率與機械效率（1） 額定功率：機器正常工作的功率。（一般名牌上標注的即為額定功率）（2） 實際功率：機器實際工作時輸出的功率。要求小于或等于額定功率。（3） 機械效率：是有用功與總功的比值。（4） 機車以恒定的功率啟動由分析可知速度圖像如圖（5） 機車以恒定的加速度啟動由分析可知速度圖像如圖三、例題精析考點1.功和功的計算【基礎(chǔ)鞏固】【例題1】以下說法正確的是（）A摩擦力可以對物體做正功B摩擦力可以使物體的速度發(fā)生變化，但對物體不做功C作用力與反作用力做功一定相等 D一對平衡力做功之和為零【答案】ABD【解析】摩擦力可以對物體做正功，只要摩擦力的

6、方向與物體運動方向相同，摩擦力就做正功摩擦力可以改變物體的速度，對物體有一個沖量作用，但物體在力的方向上沒有位移，因而不做功，如隨圓板一起轉(zhuǎn)動的物體由此可以認識到：力對物體有沖量，但不一定對物體做功，相反只要力對物體做功，一定會有沖量又可進一步認識：力使物體動量發(fā)生變化，其動能不一定變化；但力使物體動能發(fā)生變化時，其動量一定發(fā)生變化作用力與反作用力做功不一定相等，如一炸彈炸成質(zhì)量為m與2 m的兩塊，根據(jù)動量守恒mv1=2mv2，則v1=2v2，作用力和反作用力做功為W1=m(2v2)2與W2=mv22，所以不相等?？烧J識到：作用力和反作用力產(chǎn)生的沖量總是大小相等，但做功可能不相等一對平衡力合力

7、為零，所以二力合力做功為零【中等強化】【例題2】如圖所示，質(zhì)量為m的物體，靜止在傾角為的粗糙的斜面體上，當兩者一起向右勻速直線運動，位移為S時，斜面對物體m的彈力做的功是多少？物體m所受重力做的功是多少？摩擦力做功多少？斜面對物體m做功多少？【答案】mgscossin，0，mgscossin，0【解析】物體m受力如圖所示，m有沿斜面下滑的趨勢，f為靜摩擦力，位移S的方向同速度v的方向彈力N對m做的功W1N·scos（900）mgscossin，重力G對m做的功W2G·s cos900=0摩擦力f對m做的功W3=fscos=mgscossin斜面對m的作用力即N和f的合力，方

8、向豎直向上，大小等于mg（m處于平衡狀態(tài)），則： wF合scos900mgscos9000o【培優(yōu)拔高】【例題3】如圖所示，把A、B兩球由圖示位置同時由靜止釋放（繩開始時拉直），則在兩球向左下擺動時下列說法正確的是（）A繩子OA對A球做正功 B繩子AB對B球不做功C繩子AB對A球做負功 D繩子AB對B球做正功【答案】CD【解析】由于O點不動，A球繞O點做圓周運動，OA對球A不做功。對于AB段，我們可以想象，當擺角較小時可以看成兩個擺長不等的單擺，由單擺的周期公式就可以看出，A擺將先回到平衡位置B擺將落后于A擺，AB繩對A球做負功，對B球做正功?？偨Y(jié)1：一個力對物體做不做功，是正功還是負功，判斷

9、的方法是：看力與位移之間夾角，或者看力與速度方向之間的夾角：為銳角時，力對物體做正功；為直角時，力對物體不做功，為鈍角時，力對物體做負功?？次矬w間是否有能量轉(zhuǎn)化。若有能量轉(zhuǎn)化，則必定有力做功。此法常用于相連的物體做曲線運動的情況?？偨Y(jié)2：W等于力F乘以物體在力F方向上的分位移scos,即將物體的位移分解為沿F方向上和垂直F方向上的兩個分位移s1和s2，則F做的功WFs1Fscos.W等于力F在位移s方向上的分力Fcos乘以物體的位移s，即將力F分解為沿s方向和垂直s方向的兩個分力F1和F2，則F做功W=F1sFcoss.考點2.功率【基礎(chǔ)鞏固】【例題4】如圖所示，質(zhì)量為lkg的物體與平面間摩擦

10、系數(shù)=0l（g取10ms2），在2 N水平拉力作用下由靜止開始運動了2s，求這段時間內(nèi)拉力、摩擦力、重力、支持力的平均功率及2s末的即時功率各為多少？【答案】外力F平均功率和即時功率分別為2W、4W；摩擦力平均功率和即時功率分別為1W、2W；重力和支持力功率都為0【解析】a=1ms2s½at22m vat2m/s外力 F做功功率平均值為：p1W/t=Fs/t=2W 2s末即時功率為：P1/=Fv4 W摩擦力做功功率平均值：P2=fs/t=1W 2 s末即時功率為：P2/=fv= 2 W重力與支持力N由P=Fvcos知：功率都為0點撥：（1）明確是什么力做功功率；（2）清楚是平均功率還

11、是瞬時功率【中等強化】【例題5】如圖所示，質(zhì)量為m的物體沿高為h的光滑斜面滑下到達底端時重力的即時功率為多少？【答案】mgsin【解析】錯解：由機械能守恒定律可知到達底端速度v=，所以此時功率Pmgv=mg：提示：這里沒有注意到mg與v的夾角，應(yīng)當為P= mgsin點撥：做題時注意力跟速度的夾角【培優(yōu)拔高】【例題6】一個小孩站在船頭，按應(yīng)當為圖515兩種情況用同樣大小力拉繩，經(jīng)過相同的時間t（船未碰撞），小孩所做的功W1、W2及在時間t內(nèi)小孩拉繩的功率 P1、P2的關(guān)系為（）AW1W2，P1= P2 BW1W2，P1P2CW1W2，P1P2DW1W2，P1= P2【答案】C【解析】兩種情況中拉

12、力對人做的功一樣，第二種情況拉力除對人做功外，又對另一只小船也做了功，所以W2W1由于所用時間一樣，所以P2P1四、課堂運用【基礎(chǔ)鞏固】1如下圖所示重物P放在一長木板OA上，將長木板繞O端轉(zhuǎn)過一個小角度的過程中，重物P相對于木板始終保持靜止關(guān)于木板對重物P的摩擦力和支持力做功的情況是（）A.摩擦力對重物不做功 B.摩擦力對重物做負功 C.支持力對重物不做功 D.支持力對重物做正功【答案】AD【解析】物塊受到重力、支持力和摩擦力的作用，處于平衡狀態(tài)，在緩慢上升的過程中，位移方向向上，重力對物塊做了負功，物塊在上升的過程中，物塊相對于木板并沒有滑動，所以物塊受到的摩擦力對物塊不做功，A正確B錯誤。

13、由于重力對物塊做了負功，摩擦力對物塊不做功，根據(jù)動能定理可以知道，支持力對物塊做正功，C錯D正確，故選AD2已知質(zhì)量為m的物體從高處自由下落，經(jīng)過時間為t重力對物體做功的平均功率為_，t秒末重力對物體做功的瞬時功率為_?！敬鸢浮?【解析】本題首先依據(jù)運動學公式求得下落過程的末速度和平均速度，而后依據(jù)瞬時功率和平均功率公式求解物體自由下落時間t時速度為：這段時間內(nèi)物體的平均速度為，則在時間t內(nèi)重力對物體做功的平均功率為。在t時刻重力做功的瞬時功率為【中等強化】3一物體在粗糙的水平面上受到水平拉力作用，在一段時間內(nèi)的速度隨時間變化情況如右圖所示。則拉力的功率隨時問變化的圖象可能是下圖中的（g取10

14、m/s2）（）A.B.C.D.【答案】D【解析】由圖知：在0-t0時間內(nèi)，物體做初速度為零的勻加速運動，v=at由牛頓第二定律得：F-f=ma，則拉力的功率為P=Fv=（f+ma）v=（f+ma）at；在t0時刻以后，物體做勻速運動，v不變，則F=f，P=Fv=fv，P不變，故D正確4物體在合外力作用下做直線運動的v-t圖象如圖所示下列表述正確的是（）A在12s內(nèi)，加速度方向為正 B在23s內(nèi)，物體向反方向運動C在01s內(nèi)，合外力做正功D在02s內(nèi)，合外力總是做負功【答案】C【解析】速度圖象的傾斜等于質(zhì)點的加速度，斜率的正負表示加速度的方向，則知在12s內(nèi)，加速度為負，故A錯誤。在23s內(nèi)，速

15、度為正值，說明物體向正方向運動，故B錯誤。在01s內(nèi)，加速度為正，合力為正即合力與速度同向，因此合外力做正功，故C正確。在02s內(nèi)，速度為正方向，加速度在01s內(nèi)為正，在12s內(nèi)為負可知合外力先做正功后做負功，故D錯誤，故選C。【培優(yōu)拔高】5長為L的細線一端固定在O點，另一端系一質(zhì)量為m的小球，開始時，細線被拉直，并處于水平位置，球處在0點等高的A位置，如圖所示，現(xiàn)將球由靜止釋放，它由A運動到最低點B的過程中，重力的瞬時功率變化的情況是（）OABA.一直在增大 B.一直在減小 C.先增大后減小 D.先減小后增大【答案】C【解析】小球在A位置時速度為零，重力的瞬時功率為零，到達B位置時，速度達到

16、最大，方向水平向左，與重力夾角為900，PB0，由于兩個極端位置瞬時功率均為0，故可判斷C正確6質(zhì)量為lkg的機械與平面間摩擦力f=2N，其額定功率為12W，要使它以alms2的加速度做勻加速直線運動，問做這種運動的最長時間為多少？【答案】4s【解析】要使alms2，必須Ffma3N要使F=3N速度最大為v=P/F=4ms 所以做勻加速直線運動的時間為t=v/a=4s這里可做這樣的檢驗：當速度大于4ms 時，不妨設(shè)為5 ms ；F=P/v=24N，則加速度a=（Ff）/m=04 ms2，顯然不是勻加速直線運動了，所以一旦速度大于4ms 時，由于功率不再增加，加速度則變小，做的是加速度越來越小的

17、加速直線運動，直到加速度為零，之后做勻速運動五、課程小結(jié)一、功1、定義：物體受力的作用，并沿力的方向發(fā)生一段位移，稱力對物體做了功。說明：表示力在空間上的積累效應(yīng)，是能的轉(zhuǎn)化的量度2、功的兩個要素：力和沿力的方向發(fā)生的位移。3、公式：WFScos（為F與s的夾角）4、單位：焦耳（J）1焦耳=1牛·米，即1J=1N/m5、標矢性：功是標量，只有大小沒有方向但有正負注意:正負不代表大小，比較功的大小時要看功的絕對值，絕對值大的做功多，絕對值小的做功少。6、計算合力做功的方法7、摩擦力做功：無論是靜摩擦力，還是滑動摩擦力都可以做正功、負功，還可以不做功，二、正功和負功1、當時，,則W>

18、;0,力對物體做正功2、當時,則W=0,即力對物體不做功3、時，,W<0,力對物體做負功即克服該力做功三、功率1、物理意義：反映做功快慢的物理量。2、定義：功跟完成這些功所用時間的比值叫功率。3、公式：定義式：4、單位：國際單位：瓦特（W）1瓦=1焦耳/秒即1W=1J/s常用單位：1KW=103W5、標矢性：標量四、平均功率和瞬時功率1、平均功率：；推導知：2、瞬時功率：五、額定功率、實際功率與機械效率1、額定功率：機器正常工作的功率（一般名牌上標注的即為額定功率）。2、實際功率：機器實際工作時輸出的功率。要求小于或等于額定功率。3、機械效率：是有用功與總功的比值。4、機車以恒定的功率啟

19、動六、課后作業(yè)【基礎(chǔ)鞏固】1起重機以1m/s2的加速度將質(zhì)量為1000kg的貨物由靜止勻加速地向上提升，若g取10m/s2，則在1s內(nèi)起重機對貨物所做的功是（）A. 000JB.4500JC.6000JD.5500J【答案】D【解析】根據(jù)牛頓第二定律得，F(xiàn)-mg=ma，解得F=mg+ma=1000×（10+1）N=11000N上升的位移則拉力做功W=Fx=11000×0.5J=5500J故D正確，A、B、C錯誤故選D2.質(zhì)量為0.5kg的物體從傾角為37°的足夠長光滑斜面頂端從靜止下滑，前3s內(nèi)重力做功_J；第2s內(nèi)重力做功的平均功率為_W，第3s末重力做功的瞬時功率為_W。（g=10m/s2）【答案】81J，27W，10.8W【中等強化】3如圖所示，細線的一端固定于O點，另一端系一小球，在水平拉力作用下，小球以恒定速率在豎直平面內(nèi)由A點運動到B點，在此過程中拉力的瞬時功率變化情況是（）BAFOA逐漸增大B逐漸減小C先增大，后減小D先減小，后增大【答案】A【解析】設(shè)F與速度的夾角為，則，力的分解，在切線上（速度方向上）合力為0，即，所以，隨增大，P增大。4如圖所示，用F=40N的水平推力推一個質(zhì)量為m=3kg的木塊，使其沿斜面向上移動2m，木塊和斜面間的動摩擦因數(shù)=0.1，在這一過程中F做功為_J，物體克服摩