高三物理功和功率學(xué)案

1、高三物理 功和功率學(xué)案課前熱身：1.如右圖所示，汽車在拱形橋上由A勻速率運動到B，以下說法正確的是()A牽引力與克服摩擦力做的功相等B牽引力和重力做的總功大于克服摩擦力做的功C合外力對汽車不做功D重力做功的瞬時功率會變化2、(2010·新課標(biāo)全國卷)如右圖所示，在外力作用下某質(zhì)點運動的vt圖象為正弦曲線從圖中可以判斷()A在0t1時間內(nèi)，外力做正功B在0t1時間內(nèi)，外力的功率逐漸增大C在t2時刻，外力的功率最大D在t1t3時間內(nèi)，外力做的總功為零3、豎直上拋一物體,受到大小不變的空氣阻力F,上升的最大高度為h,則從拋出到落回拋出點的整個過程中,下列說法不正確的是( 

2、0;  )。A.上升和下降過程,阻力做功相等B.整個過程中,位移為零,阻力做功也為零C.整個過程中,位移為零,重力做功也為零D.整個過程中,阻力做功等于-2Fh4、兩個完全相同的小球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，不計空氣阻力，則下列說法正確的是( )A.兩小球落地時速度相同B.兩小球落地時，重力的瞬時功率相同C.從開始運動至落地，重力對兩小球做的功相同D.從開始運動至落地，重力對兩小球做功的平均功率相同5.如圖所示，一質(zhì)量m=4.0 kg的物體，由高h=2.0 m,傾角=53°的固定斜面頂端滑到底端，物體與斜面間的動摩擦因

3、數(shù)為=0.2.求物體所受各力所做的功及合外力做的功.(g取10 m/s2).6、額定功率是80 kW的無軌電車，其最大速度是72 km/h，質(zhì)量是2 t，如果它從靜止先以2 m/s2的加速度勻加速開出，阻力大小一定，則(1)電車勻加速運動行駛能維持多少時間？(2)又知電車從靜止駛出到增至最大速度共經(jīng)歷了21 s，在此過程中，電車通過的位移是多少？知識梳理：一、功1做功的兩個不可缺少的因素： 和物體在 上發(fā)生的位移2功的公式：W 3正功和負功功是 量，但有正負之分，正功表示動力對物體做功，負功表示 一個力對物體做負功，往往說成是物體 二、判斷功正、負的方法1若物體做直線運動，依據(jù)力與位移的夾角來

4、判斷此法常用于恒力做功的判斷2若物體做曲線運動，依據(jù)F與v的方向夾角來判斷當(dāng)0°<90°，力對物體做正功；90°<180°，力對物體做負功；90°，力對物體不做功3從能量的轉(zhuǎn)化角度來進行判斷若有能量轉(zhuǎn)化，則應(yīng)有力做功此法常用于判斷兩個相聯(lián)系的物體練習(xí)：a、如圖所示,質(zhì)量為m的物體靜止在斜面上,現(xiàn)使物體與斜面相對靜止地水平向右勻速移動。則重力對物體 大小為 ,支持力對物體做 功大小為 ,摩擦力對物體做 功大小為 。b、如圖所示,小物體靜止于長木板邊緣,木板長為L。現(xiàn)使板由水平放置繞其另一端沿逆時針方向緩緩轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)動過程中,小物體相對板

5、始終靜止。則重力對物體做 功大小為  ,支持力對物體做 功大小為 ,摩擦力對物體 。c、車M靜止在光滑水平軌道上,球m用細線懸掛在車上,由圖中的位置無初速地釋放,則可判斷在球下擺過程中繩的拉力對車 ,對球 。(選填“做正功”或“做負功”或“不做功”)三、求變力功的幾種方法(1)用動能定理WEk或功能關(guān)系WE，即用能量的增量等效代換變力所做的功(也可計算恒力做功)(2)當(dāng)變力的功率P一定時，可用WPt求功，如機車恒功率啟動時(3)將變力做功轉(zhuǎn)化為恒力做功當(dāng)力的大小不變，而方向始終與運動方向相同或相反時，這類力的功等于力和路程(不是位移)的乘積如滑動摩擦力做功、空氣阻力做功等（4）當(dāng)力隨

6、位移均勻變化時，可采用平均力來計算功的大小四、摩擦力的做功特點一、滑動摩擦力做功的特點滑動摩擦力可以對物體做負功、可以對物體不做功、可以做正功相互摩擦的物體系統(tǒng)中，一對相互作用的滑動摩擦力，對物體系統(tǒng)所做總功的多少與路徑有關(guān)，其值是負值，等于摩擦力與相對位移的積，即WFf·x相對，表示物體系統(tǒng)損失了機械能，克服了摩擦力做功，E損QFf·x相對(摩擦生熱)二、靜摩擦力做功的特點1靜摩擦力可以做正功還可以做負功，也可能不做功；2在靜摩擦力做功的過程中，只有機械能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，而沒有機械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量；3相互摩擦的系統(tǒng)，一對靜摩擦力所做功的代數(shù)和總等于零五、

7、功率1定義：功與完成功所用時間的 2物理意義：描述力對物體 3公式(1)P ，P為時間t內(nèi)的 (2)PFvcos (為F與v的夾角)v為平均速度，則P為 v為瞬時速度，則P為 3.額定功率：機械_時的最大功率.4.實際功率：機械_時的功率，要求不能大于_.六、機動車兩種啟動方式對機動車等交通工具，在啟動的時候，通常有兩種啟動方式，即以恒定功率啟動和以恒定加速度啟動現(xiàn)比較如下：1.機車的輸出功率P=F·v.其中F為機車的牽引力，勻速行駛時，牽引力_阻力.2.兩種常見的啟動方式(1)以恒定功率啟動：機車的功率P ，但由于啟動速度要 ，根據(jù)P= ,所以牽引力F ，由牛頓第二定律 ，所以加速

8、度a_，當(dāng) 時，加速度減為零，速度達到最大值vm=_(2)以恒定加速度啟動：第一階段：機車的加速度a為 ，由牛頓第二定律 ，所以牽引力F ，但由于啟動速度要 ，根據(jù)P= ,所以以功率P ，第二階段：當(dāng)功率P達到_后，功率恒定，但速度還要繼續(xù)增加，根據(jù)P= ,所以牽引力F ，由牛頓第二定律 ，所以加速度a_，當(dāng) 時，加速度減為零，速度達到最大值vm=_試畫出兩種情況下的vt圖像命題研究一：功的分析與計算例1、如圖515所示，一質(zhì)量為m2.0 kg的物體從半徑為R5.0 m的圓弧的A端，在拉力作用下沿圓弧緩慢運動到B端(圓弧AB在豎直平面內(nèi))拉力F大小不變始終為15 N，方向始終與物體在該點的切線

9、成37°角圓弧所對應(yīng)的圓心角為60°，BO邊為豎直方向(g取10 m/s2)求這一過程中：(1)拉力F做的功(2)重力G做的功(3)圓弧面對物體的支持力FN做的功(4)圓弧面對物體的摩擦力Ff做的功命題研究二：變力功的計算例2、用鐵錘將一鐵釘擊入木塊，設(shè)木塊對鐵釘?shù)淖枇εc鐵釘進入木塊內(nèi)的深度成正比，即Ff=kx(其中x為鐵釘進入木塊的深度).在鐵錘擊打第一次后，鐵釘進入木塊的深度為d.(1)求鐵錘對鐵釘做功的大小；(2)若鐵錘對鐵釘每次做功相等，求擊打第二次時，鐵釘還能進入的深度.命題研究三：功率的分析與計算例3.一質(zhì)量為1 kg的質(zhì)點靜止于光滑水平面上,從t=0時起,第1

10、秒內(nèi)受到2 N的水平外力作用,第2秒內(nèi)受到同方向的1 N的外力作用。下列判斷正確的是( )。A.02 s內(nèi)外力的平均功率是9/4 WB.第2秒內(nèi)外力所做的功是5/4JC.第2秒末外力的瞬時功率最大D.第1秒內(nèi)與第2秒內(nèi)質(zhì)點動能增加量的比值是4/5命題研究四：機車啟動問題的分析與計算例4、電動車因其可靠的安全性能和節(jié)能減排的設(shè)計理念，越來越受到人們的喜愛.在檢測某款電動車性能的某次實驗中，質(zhì)量為8×102 kg的電動車由靜止開始沿平直公路行駛，達到的最大速度為15 m/s，利用傳感器測得此過程中不同時刻電動車的牽引力F與對應(yīng)的速度v,并描繪出 圖象如圖所示(圖中AB、BO均為直線).假

11、設(shè)電動車行駛中所受的阻力恒定.(1)根據(jù)圖線ABC，判斷該電動車做什么運動，并計算電動車的額定功率；(2)求此過程中電動車做勻加速直線運動的加速度的大??；(3)電動車由靜止開始運動，經(jīng)過多長時間速度達到v1=2 m/s? 課后針對訓(xùn)練：1.如圖所示,一輕繩的一端系在固定粗糙斜面上的O點,另一端系一小球。給小球一足夠大的初速度,使小球在斜面上做圓周運動。在此過程中( )。A.斜面對小球的支持力做功B.重力對小球不做功C.繩的張力對小球不做功D.在任何一段時間內(nèi),小球克服摩擦力所做的功總是等于小球動能的減少2.如圖所示，在皮帶傳送裝置中，皮帶把物體P勻速帶至高處，在此過程中，下述說法正確的是( )

12、A.摩擦力對物體做正功B.摩擦力對物體做負功C.支持力對物體不做功D.合外力對物體做正功3.開口向上的半球形曲面的截面如圖所示，直徑AB水平.一小物塊在曲面內(nèi)A點以某一速率開始下滑，曲面內(nèi)各處動摩擦因數(shù)不同，因摩擦作用物塊下滑時速率不變，則下列說法正確的是( )A.物塊運動過程中加速度始終為零B.物塊所受合外力大小不變，方向在變C.在滑到最低點C以前，物塊所受重力的瞬時功率越來越大D.在滑到最低點C以前，物塊所受摩擦力大小不變4.在廣州亞運會男子110米欄決賽中，劉翔以13.09秒的優(yōu)異成績獲得冠軍并打破之前創(chuàng)造的比賽記錄.劉翔在比賽中，主要有起跑加速、途中勻速跨欄和加速沖刺三個階段，他的腳與

13、地面間不會發(fā)生相對滑動,以下說法正確的是( )A.加速階段地面對人的摩擦力做正功 B.勻速階段地面對人的摩擦力做負功C.由于人的腳與地面間不發(fā)生相對滑動，所以不論加速還是勻速，地面對人的摩擦力始終不 對人做功D.無論加速還是勻速階段，地面對人的摩擦力始終做負功5.如圖，用與水平方向成角的力F，拉著質(zhì)量為m的物體沿水平地面勻速前進位移x,已知物體和地面間的動摩擦因數(shù)為.則在此過程中F做的功為( )A.mgxB.mgxC.D.6.(2012·臨沂模擬)質(zhì)量為1 kg的物體，放在動摩擦因數(shù)為0.2的水平面上，在水平拉力的作用下由靜止開始運動，水平拉力做的功W和物體發(fā)生的位移x之間的關(guān)系如圖

14、所示，重力加速度取10 m/s2，則下列說法正確的是( )A.x=3 m時速度大小為 m/sB.x=9 m時速度大小為 m/sC.OA段加速度大小為3 m/s2D.AB段加速度大小為3 m/s27.如圖所示，細繩的一端繞過定滑輪與木箱相連，現(xiàn)以大小恒定的拉力F拉動細繩，將靜置于A點的木箱經(jīng)B點移到C點(AB=BC)，地面平直且與木箱的動摩擦因數(shù)處處相等.設(shè)從A到B和從B到C的過程中，F(xiàn)做功分別為W1、W2，克服摩擦力做功分別為Q1、Q2，木箱經(jīng)過B、C時的動能和F的功率分別為EkB、EkC和PB、PC，則下列關(guān)系一定成立的有( )A.W1>W2B.Q1<Q2C.EkB>EkC

15、D.PB>PC8、放在水平地面上的物體受到水平拉力的作用，在06 s內(nèi)其速度與時間圖象和拉力的功率與時間圖象分別如圖(甲)、(乙)所示，則物體的質(zhì)量為(取g=10 m/s2)( )9、一物體在外力的作用下從靜止開始做直線運動，合外力方向不變，大小隨時間的變化如圖2所示設(shè)該物體在t0和2t0時刻相對于出發(fā)點的位移分別是s1和s2，速度分別是v1和v2，合外力從開始至t0時刻做的功是W1，從t0至2t0時刻做的功是W2，則 ( )As25s1v23v1 Bs29s1v25v1Cs25s1W28W1 Dv23v1W29W110、將一質(zhì)量為m的小球以初速度v0從傾角為的斜坡頂向外水平拋出，并落在

16、斜坡上，那么當(dāng)它擊中斜坡時重力做功的功率是( )Amgv0cot Bmgv0tan C2mgv0cot D2mgv0tan 11、一輛汽車在平直的公路上以某一初速度運動，運動過程中保持恒定的牽引功率，其加速度a和速度的倒數(shù)(1/v)圖象如圖所示.若已知汽車的質(zhì)量，則根據(jù)圖象所給的信息，不能求出的物理量是( )A.汽車的功率B.汽車行駛的最大速度C.汽車所受到的阻力D.汽車運動到最大速度所需的時間12、質(zhì)量為m的汽車發(fā)動機的功率恒為P,摩擦阻力恒為Ff,汽車由靜止開始在水平道路上勻加速行駛路程s,速度達到v1,接著又保持P不變行駛t時間,速度達到v2后勻速行駛,下列說法或表達式正確的是(

17、0; )。A.勻加速行駛時的牽引力F= B.勻加速行駛時間t=C.保持P不變到剛勻速的過程,發(fā)動機做功W=Pt D.勻加速行駛時發(fā)動機做功W= 13、右圖為修建高層建筑常用的塔式起重機在起重機將質(zhì)量m5×103 kg的重物豎直吊起的過程中，重物由靜止開始向上做勻加速直線運動，加速度a0.2 m/s2，當(dāng)起重機輸出功率達到其允許的最大值時，保持該功率直到重物做速度vm1.02 m/s的勻速運動取g10 m/s2，不計額外功求：(1)起重機允許輸出的最大功率；(2)重物做勻加速運動所經(jīng)歷的時間和起重機在第2秒末的輸出功率14、如圖所示,物體A放在足夠長的木板B上,木板B靜置于水平面。