高三物理一輪復(fù)習(xí) 第5章第1講 功和功率 魯科

機(jī)械能1功和功率第五章.一、功1.物理意義：功是描述力對(duì)

的物理量，是過程量.2.定義：力和物體在力的方向上位移的乘積稱為力對(duì)物體做的功.空間積累效果.3.計(jì)算式：W=F·s·cosα，F(xiàn)表示

，s表示

，α為

的夾角.4.特點(diǎn)：功是

，α取值不同，功會(huì)出現(xiàn)正負(fù)，正功表示動(dòng)力做功，負(fù)功表示阻力做功，合力的功等于

的代數(shù)和.5.總功的求法：(1)W總=F合·s·cosα(2)W總=W1+W2+W3+…+Wn恒力的大小物體運(yùn)動(dòng)的位移力的方向與位移方向標(biāo)量各分力分別做功.二、功率1.公式(1)P=Wt,P為時(shí)間t內(nèi)的平均功率.(2)P=Fvcosα，α為F與v的夾角.①若v為平均速度，則P為

.②若v為瞬時(shí)速度，則P為

.2.物理意義：

，功率大則做功快，功率小則做功慢.平均功率瞬時(shí)功率描述做功的快慢.3.額定功率：

.一般在機(jī)器的銘牌上標(biāo)明.4.實(shí)際功率：

.通常大小小于或等于額定功率.5.機(jī)械效率：

，η總小于1，機(jī)械省力不省功.機(jī)器正常工作的功率機(jī)器實(shí)際工作時(shí)輸出的功率.功的分析與計(jì)算如圖5-1-1所示，一個(gè)質(zhì)量為m的木塊，放在傾角為α的斜面體上，斜面與木塊保持相對(duì)靜止一起沿水平方向向右勻速移動(dòng)距離x，作用在木塊上的各個(gè)力分別做功多少？合力做功是多少？.5-1-1.根據(jù)力的平衡條件可得：斜面對(duì)木塊的支持力F1為：F1=mgcosα斜面對(duì)木塊的靜摩擦力F2為：F2=mgsinα支持力F1與位移x間的夾角為90°+α，則支持力做的功W1=F1xcos(90°+α)=-mgxcosαsinα;摩擦力F2與位移的夾角為α，則摩擦力F2做的功W2=F2xcosα=mgxsinαcosα;.重力與位移的夾角為90°，則重力做的功WG=mgxcos90°=0;合力做的功等于各個(gè)力做功的代數(shù)和，即W合=W1+W2+WG=-mgxcosαsinα+mgxsinαcosα+0=0公式W=Fscosα中F必須是恒力，s是對(duì)地位移，α為F方向和s方向的夾角..如圖5-1-2所示，站在汽車上的人用手推車的力為F，腳對(duì)車向后的摩擦力為f，下列說法正確的是()圖5-1-2.A.當(dāng)車勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，F(xiàn)和f對(duì)車做功的代數(shù)和為零B.當(dāng)車水平向右加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，F(xiàn)和f對(duì)車做功的代數(shù)和為正功C.當(dāng)車水平向右減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，F(xiàn)和f對(duì)車做功的代數(shù)和為負(fù)功D.不管車做何種運(yùn)動(dòng)，F(xiàn)和f的總功以及總功率都為零.本題選項(xiàng)的問題均指人對(duì)車做功的代數(shù)和，但若以車為研究對(duì)象，受力情況較復(fù)雜，無法比較F和f的大小，而以人為研究對(duì)象，因人水平方向僅受F′和f′作用，則問題就明朗了．當(dāng)車勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，人所受F和f的反作用力分別為F′、f′.F′=f′，故A對(duì)．當(dāng)人隨車向右加速時(shí)f′＞F′，故B錯(cuò)，同理C、D均錯(cuò)．.變力做功的計(jì)算如圖5-1-3所示，一質(zhì)量為m=2.0kg的物體從半徑為R=5.0m的圓弧面的A端，在拉力作用下沿圓弧緩慢運(yùn)動(dòng)到B端(圓弧AB在豎直平面內(nèi)).拉力F大小不變始終為15N，方向始終與物體在該點(diǎn)的切線成37°角.圓弧對(duì)應(yīng)的圓心角為60°，BO邊為豎直方向（g取10m/s2，sin37°=0.6,cos37°=0.8)..求這一過程中：(1)拉力F做的功.(2)重力mg做的功.(3)圓弧面對(duì)物體的支持力N做的功.(4)圓弧面對(duì)物體的摩擦力f做的功.圖5-1-3.(1)將圓弧AB分成很多小段s1,s2…sn，拉力在每小段上做的功為W1，W2，…Wn，因拉力F大小不變，方向始終與物體在該點(diǎn)的切線成37°角，所以：W1=Fs1cos37°，W2=Fs2cos37°,…,Wn=Fsncos37°，所以WF=W1+W2+…+Wn=Fcos37°(s1+s2+…+sn)=Fcos37°·=20πJ=62.8J.(2)重力mg做的功WG=-mgR(1-cos60°)=-50J(3)物體受的支持力N始終與物體的運(yùn)動(dòng)方向垂直，所以WN=0.(4)因物體在拉力F作用下緩慢移動(dòng)，動(dòng)能不變，由動(dòng)能定理知：WF+WG+Wf=0.所以Wf=-WF-WG=(-62.8+50)J=-12.8J.當(dāng)變力的大小不變僅改變方向時(shí)可用微元的觀點(diǎn)分析F在某過程做的總功.克服摩擦力做功可用力和路程的乘積求解..在水平面上，有一彎曲的槽道AB(槽道大小影響可忽略不計(jì))，槽道由半徑分別為R2和R的兩個(gè)半圓構(gòu)成.如圖5-1-4所示，現(xiàn)用大小恒為F的拉力將一光滑小球從A點(diǎn)沿槽道拉至B點(diǎn)，若拉力F的方向時(shí)時(shí)刻刻均與小球運(yùn)動(dòng)方向一致，則此過程中拉力所做的功為()A.0B.FR

C.πFRD.2πFR圖5-1-4..用圖象法求功放在地面上的木塊與一勁度系數(shù)k=200N/m的輕彈簧相連.現(xiàn)用手水平拉彈簧，拉力的作用點(diǎn)緩慢移動(dòng)了s1=0.2m時(shí)，木塊開始運(yùn)動(dòng)，繼續(xù)拉彈簧，木塊緩慢移動(dòng)了s2=0.4m的位移，求在上述過程中拉力所做的功.

.由題意作出F-s圖象如右圖所示，在木塊運(yùn)動(dòng)之前，彈簧彈力隨彈簧伸長(zhǎng)量的變化是線性關(guān)系.木塊緩慢移動(dòng)時(shí)彈簧彈力不變.圖線與橫軸所圍梯形面積即為拉力所做的功.W=0.6+0.42×40J=20J.在F-s圖象中，圖線和橫軸所圍成的面積即表示力所做的功，一個(gè)看似復(fù)雜的變力做功問題，借助圖象，使得解題過程簡(jiǎn)單、明了，另外需要根據(jù)涉及的物理過程分析力的變化規(guī)律，從而準(zhǔn)確描繪力F與位移s的關(guān)系圖線..用錘擊釘，設(shè)木板對(duì)釘子的阻力跟釘子進(jìn)入木板的深度成正比，每次擊錘時(shí)，錘子對(duì)釘子做的功相同，已知第一次時(shí)，釘子進(jìn)入板內(nèi)1cm，請(qǐng)?zhí)骄糠治鰮舻诙芜^程中，釘子進(jìn)入木板的深度..由題意f=kd，故f-d圖可表示為：用面積表示f所做的功，因兩次做功相同，=()2解得d′=cm，故第二次釘子進(jìn)入木板的深度為(-1)cm..運(yùn)用動(dòng)力學(xué)方法分析機(jī)車的兩種啟動(dòng)方式的運(yùn)動(dòng)形式

.....汽車在平直公路上以速度v0勻速行駛，發(fā)動(dòng)機(jī)功率為P.快進(jìn)入鬧市區(qū)時(shí)，司機(jī)減小了油門，使汽車的功率立即減小一半并保持該功率繼續(xù)行駛.如下圖所示的四個(gè)圖象中，哪個(gè)圖象正確表示了從司機(jī)減小油門開始，汽車的速度與時(shí)間的關(guān)系().開始勻速，說明牽引力和阻力大小相等；功率減小則速度和牽引力都要減小，因而汽車做加速度減小的變減速運(yùn)動(dòng)，由初始和最終狀態(tài)的功率關(guān)系得最終速度為初始時(shí)一半．..9、靜夜四無鄰，荒居舊業(yè)貧。。2023/1/102023/1/10Tuesday,January10,202310、雨中黃葉樹，燈下白頭人。。2023/1/102023/1/102023/1/101/10/202312:51:21PM11、以我獨(dú)沈久，愧君相見頻。。2023/1/102023/1/102023/1/10Jan-2310-Jan-2312、故人江海別，幾度隔山川。。2023/1/102023/1/102023/1/10Tuesday,January10,202313、乍見翻疑夢(mèng)，相悲各問年。。2023/1/102023/1/102023/1/102023/1/101/10/202314、他鄉(xiāng)生白發(fā)，舊國(guó)見青山。。10一月20232023/1/102023/1/102023/1/1015、比不了得就不比，得不到的就不要。。。一月232023/1/102023/1/102023/1/101/10/202316、行動(dòng)出成果，工作出財(cái)富。。2023/1/102023/1/1010January202317、做前，能夠環(huán)視四周；做時(shí)，你只能或者最好沿著以腳為起點(diǎn)的射線向前。。2023/1/102023/1/102023/1/102023/1/109、沒有失敗，只有暫時(shí)停止成功！。2023/1/102023/1/10Tuesday,January10,202310、很多事情努力了未必有結(jié)果，但是不努力卻什么改變也沒有。。2023/1/102023/1/102023/1/101/10/202312:51:21PM11、成功就是日復(fù)一日那一點(diǎn)點(diǎn)小小努力的積累。。2023/1/102023/1/102023/1/10Jan-2310-Jan-2312、世間成事，不求其絕對(duì)圓滿，留一份不足，可得無限完美。。2023/1/102023/1/102023/1/10Tuesday,January10,202313、不知香積寺，數(shù)里入云峰。。2023/1/102023/1/102023/1/102023/1/101/10/202314、意志堅(jiān)強(qiáng)的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。10一月20232023/1/102023/1/102023/1/1015、楚塞三湘接，荊門九派通。。。一月232023/1/102023/1/102023/1/101/10/202316、少年十五二十時(shí)，步行奪得胡馬騎。。2023/1/102023/1/1010January202317、空山新雨后，天氣晚來秋。。2023/1/102023/1/102023/1/102023/1/109、楊柳散和風(fēng)，青山澹吾慮。。2023/1/102023/1/10Tuesday,January10,202310、閱讀一切好書如同和過去最杰出的人談話。2023/1/102023/1/102023/1/101/10/202312:51:21PM11、越是沒有本領(lǐng)的就越加自命不凡。2023/1/102023/1/102023/1/10Jan-2310-Jan-2312、越是無能的人，越喜歡挑剔別人的錯(cuò)兒。2023/1/102023/1/102023/1/10Tuesday,January10,202313、知人者智，自知者明。勝人者有力，自勝者強(qiáng)。2023/1/102023/1/102023/1/102023/1/101/10/202314、意志堅(jiān)強(qiáng)的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。10一月20232023/1/102023/1/102023/1/1015、最具挑戰(zhàn)性的挑戰(zhàn)莫過于提升自我。。一月232023/1/102023/1/102023/1/101/10/202316、業(yè)余生活要有意義，不要越軌。2023/1/102023/1/1010Janu