第1課功、功率

1、第五章 功能關(guān)系和機(jī)械能考試大綱新課程標(biāo)準(zhǔn)1.功和功率2.動(dòng)能和動(dòng)能定理3.重力做功與重力勢(shì)能4.功能關(guān)系、機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用5.實(shí)驗(yàn)：探究動(dòng)能定理6.實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律(1)舉例說(shuō)明功是能量變化的量度，理解功和功率關(guān)心生活和生產(chǎn)中常見(jiàn)機(jī)械功率的大小及其意義.(2)通過(guò)實(shí)驗(yàn)，探究恒力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系理解動(dòng)能和動(dòng)能定理，用動(dòng)能定理解釋生活和生產(chǎn)中的有關(guān)問(wèn)題.(3)理解重力勢(shì)能知道重力勢(shì)能的變化與重力做功的關(guān)系.(4)通過(guò)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律理解機(jī)械能守恒定律用機(jī)械能守恒定律分析生活和生產(chǎn)中的有關(guān)問(wèn)題.(5)了解自然界中存在多形式的能量知道能量守恒是最基本、最普遍的自然規(guī)律之

2、一.(6)通過(guò)能量守恒以及能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性，認(rèn)識(shí)提高效率的重要性，了解能源與人類(lèi)生存和社會(huì)發(fā)展的關(guān)系，知道可持續(xù)發(fā)展的重大意義.復(fù)習(xí)策略：承上源頭牛頓定律流活水，啟下技法功能關(guān)系凌絕頂記憶秘訣：功功率能是標(biāo)量，無(wú)須細(xì)節(jié)定勢(shì)能，切分?jǐn)?shù)段求總功，能量轉(zhuǎn)化功量度第一單元功和功率、動(dòng)能定理第1課功、功率1做功的兩個(gè)要素(1)物體受到力的作用(2)物體在力的方向上發(fā)生一段位移2公式WFscos (1)是力與位移方向之間的夾角，s為物體對(duì)地的位移(2)該公式只適用于恒力做功3功的正負(fù)力與位移的夾角功的正負(fù)物理意義0<W>0力對(duì)物體做正功<W<0力對(duì)物體做負(fù)功，或者說(shuō)物體克服這

3、個(gè)力做了功W0力對(duì)物體不做功1物理意義描述力對(duì)物體做功的快慢2公式(1)P(P為時(shí)間t內(nèi)的平均功率)(2)PFv3額定功率機(jī)械正常工作時(shí)的最大功率4實(shí)際功率機(jī)械實(shí)際工作時(shí)的功率，要求不能大于額定功率,1一起重機(jī)的鋼繩由靜止開(kāi)始勻加速提起質(zhì)量為m的重物，當(dāng)重物的速度為v1時(shí)，起重機(jī)的有用功率達(dá)到最大值P，以后起重機(jī)保持該功率不變，繼續(xù)提升重物，直到以最大速度v2勻速上升為止，物體上升的高度為h，則整個(gè)過(guò)程中，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(A)A鋼繩的最大拉力為B鋼繩的最大拉力為C重物的最大速度v2D重物勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度為g解析：由Fmgma和PFv可知，重物勻加速上升過(guò)程中鋼繩拉力大于重力且不變，達(dá)到最大

4、功率P后，隨v增加，鋼繩拉力F變小，當(dāng)Fmg時(shí)重物達(dá)最大速度v2，故v2，最大拉力Fmgma，A錯(cuò)誤，B、C正確由mgma得：ag，D正確2汽車(chē)在平直的公路上以恒定的功率啟動(dòng)，設(shè)阻力恒定，則圖中關(guān)于汽車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中加速度、速度隨時(shí)間變化的關(guān)系，以下判斷正確的是(AB)A汽車(chē)的加速度時(shí)間圖象可用圖乙描述B汽車(chē)的速度時(shí)間圖象可用圖甲描述C汽車(chē)的加速度時(shí)間圖象可用圖丁描述D汽車(chē)的速度時(shí)間圖象可用圖丙描述解析：由牛頓第二定律得Ffma，F(xiàn)，即fma，隨著v的增大，物體做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，在vt圖象上斜率應(yīng)越來(lái)越小，故甲為汽車(chē)的速度時(shí)間圖象，B對(duì)D錯(cuò)；因速度增加得越來(lái)越慢，由a知，加速度減小得越來(lái)越慢

5、，最后趨于零，故圖乙為汽車(chē)加速度時(shí)間圖象，A對(duì)C錯(cuò)3一物體在水平面上，受恒定的水平拉力和摩擦力作用沿直線運(yùn)動(dòng)，已知在第1秒內(nèi)合力對(duì)物體做的功為45 J，在第1秒末撤去拉力，其vt 圖象如圖所示，g取10 m/s2，則(AD)A物體的質(zhì)量為10 kgB物體與水平面的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2C第1秒內(nèi)摩擦力對(duì)物體做的功為60 JD第1秒內(nèi)拉力對(duì)物體做的功為60 J解析：由圖象知14 s內(nèi)的加速度a1g1 m/s2，則0.1，B錯(cuò)，第1秒的加速度a3 m/s2，位移s1.5 m，合外力的功Wmas45 J，則m kg10 kg，A對(duì)，摩擦力的功Wfmgs0.1×10×10×1

6、.5 J15 J，C錯(cuò)，拉力的功WFF·s(mgma)s(0.1×10×1010×3)×1.5 J60 J，D對(duì)課時(shí)作業(yè)一、單項(xiàng)選擇題1關(guān)于摩擦力做功的下列說(shuō)法正確的是(A)A滑動(dòng)摩擦力阻礙物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，但可能做正功B靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力一定都做負(fù)功C靜摩擦力起著阻礙物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的作用，一定不做功D系統(tǒng)內(nèi)兩物體間的相互作用的一對(duì)摩擦力做功的總和恒等于02一人乘電梯從1樓到20樓，在此過(guò)程中經(jīng)歷了先加速，后勻速，再減速的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，則電梯支持力對(duì)人做功情況是(D)A加速時(shí)做正功，勻速時(shí)不做功，減速時(shí)做負(fù)功B加速時(shí)做正功，勻速和減速時(shí)做負(fù)功C加

7、速和勻速時(shí)做正功，減速時(shí)做負(fù)功D始終做正功解析：支持力始終豎直向上，與位移同向，0°，故支持力始終做正功，D正確3在距地面高5 m的平臺(tái)上，以25 m/s的速率豎直向上拋出一質(zhì)量為1 kg的石塊，不計(jì)空氣阻力，取g10 m/s2，則拋出后第三秒內(nèi)重力對(duì)石塊所做的功是(D)A100 J B50 J C100 J D0 J解析：石塊在2 s末與3 s末在同一位置，故第3 s內(nèi)位移為0，所以第3 s內(nèi)重力做功為零4如圖所示，質(zhì)量相同的兩物體處于同一高度，A沿固定在地面上的光滑斜面下滑，B自由下落，最后到達(dá)同一水平面，則(A)A重力對(duì)兩物體做的功相同B重力的平均功率相同C到達(dá)底端時(shí)重力的瞬時(shí)

8、功率相同D到達(dá)底端時(shí)兩物體的動(dòng)能相同，速度相同解析：由于兩個(gè)物體質(zhì)量相同、下落高度相同，所以重力對(duì)兩物體做的功相同，A選項(xiàng)正確由于下落的時(shí)間不同，所以重力的平均功率不相同，B選項(xiàng)錯(cuò)誤根據(jù)機(jī)械能守恒可知，兩物體到達(dá)底端時(shí)動(dòng)能相同，即速度大小相同、方向不同，D選項(xiàng)錯(cuò)誤由瞬時(shí)功率的計(jì)算式可得PAmgvcos ，PBmgv，因此，到達(dá)底端時(shí)重力的瞬時(shí)功率PAPB，C選項(xiàng)錯(cuò)誤5一滑塊在水平地面上沿直線滑行，t0時(shí)其速度為1 m/s，從此刻開(kāi)始在滑塊運(yùn)動(dòng)方向上再施加一水平作用力F，力F和滑塊的速率v隨時(shí)間的變化規(guī)律分別如圖甲和乙所示設(shè)在第1秒內(nèi)、第2秒內(nèi)、第3秒內(nèi)力F對(duì)滑塊做的功分別為W1、W2、W3，則

9、以下關(guān)系正確的是(B)AW1W2W3 BW1W2W3CW1W3W2 DW1W2W3解析：力F做的功等于每段恒力F與該段滑塊運(yùn)動(dòng)的位移數(shù)值(vt圖象中圖象與坐標(biāo)軸圍成的面積)的乘積，第1秒內(nèi)，位移為一個(gè)小三角形面積S；第2秒內(nèi)，位移也為一個(gè)小三角形面積S；第3秒內(nèi)，位移為兩個(gè)小三角形面積2S，故W11S，W23S，W34S，所以W1W2W3.二、不定項(xiàng)選擇題6水平地面上有一木箱，木箱與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為(01)現(xiàn)對(duì)木箱施加一拉力F，使木箱做勻速直線運(yùn)動(dòng)設(shè)F的方向與水平面夾角為，如圖所示，在從0逐漸增大到90°的過(guò)程中，木箱的速度保持不變，則(AC)AF先減小后增大 BF一直增大CF

10、的功率減小 DF的功率不變解析：由木箱受力平衡可知：Fcos (GFsin )，即F，故F先減小后變大根據(jù)PFvcos 可知F的功率減小故A、C正確7如圖所示是某中學(xué)科技小組制作的利用太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)小車(chē)的裝置當(dāng)太陽(yáng)光照射到小車(chē)上方的光電板時(shí)，光電板中產(chǎn)生的電流經(jīng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)小車(chē)前進(jìn)若小車(chē)在平直的公路上以初速度v0開(kāi)始加速行駛，經(jīng)過(guò)時(shí)間t，前進(jìn)了距離l，達(dá)到最大速度vmax，設(shè)此過(guò)程中電動(dòng)機(jī)功率恒為額定功率P，受的阻力恒為Ff，則此過(guò)程中電動(dòng)機(jī)所做的功為(AD)AFfvmaxt B.CFft D.mvFflmv解析：因小車(chē)以恒定的功率運(yùn)動(dòng)，故此過(guò)程小車(chē)電動(dòng)機(jī)做功為WPtFfvmaxt，A正確，B錯(cuò)誤由

11、動(dòng)能定理可得WFf·lmvmv，得：WmvmvFfl.故D正確，C錯(cuò)誤8質(zhì)量為m的物體靜止在光滑水平面上，從t0時(shí)刻開(kāi)始受到水平力的作用力的大小F與時(shí)間t的關(guān)系如圖所示，力的方向保持不變，則(BD)A3t0時(shí)刻的瞬時(shí)功率為B3t0時(shí)刻的瞬時(shí)功率為C在t0到3t0這段時(shí)間內(nèi)，水平力的平均功率為D在t0到3t0這段時(shí)間內(nèi)，水平力的平均功率為解析：2t0時(shí)速度v1·2t0，02t0內(nèi)位移x1·(2t0)22·，F(xiàn)做功W1F0x12.3t0時(shí)速度v2·t0v15·t0，3t0時(shí)刻瞬時(shí)功率：P3F0·v215，故B正確2t03t0內(nèi)位

12、移x2v1t0·t，F(xiàn)做的功W23F0x2.03t0內(nèi)F的平均功率P.故D正確9提高介質(zhì)中物體(如汽車(chē))運(yùn)動(dòng)速率的有效途徑是增大發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和減小阻力因數(shù)(設(shè)介質(zhì)阻力與物體運(yùn)動(dòng)速率的平方成正比，即fkv2，k是阻力因數(shù))當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為P0時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)的最大速度為vm，如果要使物體運(yùn)動(dòng)速率增大到2vm，則下列辦法可行的是(CD)A阻力因數(shù)不變，使發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率增大到2P0B發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率不變，使阻力因數(shù)減小到C阻力因數(shù)不變，使發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率增大到8P0D發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率不變，使阻力因數(shù)減小到解析：本題考查的是機(jī)車(chē)啟動(dòng)中牽引力的功率問(wèn)題，物體運(yùn)動(dòng)的最大速度為勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度，此時(shí)牽引

13、力與阻力相等，由公式P0Fvmf·vmkv·vmkv，若速率增大到2vm，則牽引力的功率的表達(dá)式為P8kv，則當(dāng)阻力因數(shù)不變時(shí)，即kk時(shí)，則P8P0，A項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率不變時(shí)，即P0P時(shí)，則k8k，k，D項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤10一物塊放在水平面上，在水平拉力F作用下做直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的vt圖象如圖所示，則有關(guān)該力F的功率Pt圖象可能是如圖中的(BC)解析：由于題目未講水平面是否光滑，故應(yīng)分情況討論，若水平面光滑，0t1段F為恒力，速度線性增加，故功率也線性增大，t1t2段F為零，功率為零，t2t3段F反向，仍為恒力，速度線性減小，故功率也線性減小，故C項(xiàng)正確若水

14、平面不光滑，由于t1、t2時(shí)刻后一小段時(shí)間內(nèi)，F(xiàn)突然減小，故功率突然減小，故B項(xiàng)正確三、非選擇題11如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為m的小物塊被推力F從傾角為、高為h的光滑斜面底端推至頂端，求：(1)斜面對(duì)小物塊的支持力做的功W1；(2)重力對(duì)小物塊做的功W2；(3)推力F對(duì)小物塊做的功W3.解析：(1)對(duì)小物塊進(jìn)行受力分析，如圖所示可知：支持力FN垂直于位移s，故W10；(2)重力mg與位移s的夾角為(90°)，由此得：W2mgs·cos(90°)mgh.(3)推力F與位移s的夾角為，由此得：W3Fs·cos Fh·cot .答案：(1)0(2)mgh(

15、3) Fh·cot 12第24屆世界大學(xué)生冬運(yùn)會(huì)某滑雪道為曲線軌道，滑雪道長(zhǎng)s2.5×103 m，豎直高度h720 m運(yùn)動(dòng)員從該滑道頂端由靜止開(kāi)始滑下，經(jīng)t200 s到達(dá)滑雪道底端時(shí)速度v30 m/s，人和滑雪板的總質(zhì)量m80 kg，取g10 m/s2，求人和滑雪板(1)到達(dá)底端時(shí)的動(dòng)能；(2)在滑動(dòng)過(guò)程中重力做功的功率解析：(1)到達(dá)底端時(shí)的動(dòng)能Ekmv2，代入數(shù)據(jù)得Ek3.6×104 J.(2)在滑動(dòng)過(guò)程中重力做的功Wmgh，功率P，代入數(shù)據(jù)解得P2.88×103 W.答案：(1)3.6×104 J(2)2.88×103W13靜止在水平地面上的木箱，質(zhì)量m50 kg.木箱與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.4，若用大小為400 N、方向與水平方向成37°角的斜向上的拉力拉木箱從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，使木箱能夠到達(dá)50 m遠(yuǎn)處，拉力最少做多少功？(cos 37°0.8，取g10 m/s2)解析：欲使拉力做功最少，須使拉力作用的位移最小，故重物應(yīng)先在拉力作用下加速