【優(yōu)化方案】高中物理 第3章3.2 研究功與功率課件 滬科必修2

3．2研究功與功率

核心要點(diǎn)突破課堂互動講練課前自主學(xué)案知能優(yōu)化訓(xùn)練3.2課標(biāo)定位課標(biāo)定位4．了解額定功率和實(shí)際功率．重點(diǎn)難點(diǎn)：重點(diǎn)：功的概念，做功的兩個要素和恒力做功的公式，功的物理意義；外力做功的判斷和計(jì)算；掌握并靈活應(yīng)用功率的公式，計(jì)算平均功率和瞬時(shí)功率．難點(diǎn)：平均功率、瞬時(shí)功率的區(qū)別和求解．課前自主學(xué)案Fscosα一、怎樣計(jì)算力跟位移成夾角α?xí)r的功1．當(dāng)恒力F的方向與位移s的方向成某一角度α?xí)r，力F對物體所做的功W＝________，即力對物體所做的功，等于力F的大小、位移大小、力與位移方向間夾角的余弦這三者的乘積．2．功的單位：在國際單位制中，功的單位是______，簡稱_____，符號為_______.3．功是標(biāo)量，只有________，沒有________，其運(yùn)算法則遵循_____________．焦耳焦J大小方向代數(shù)運(yùn)算正功增加不做功不變負(fù)功克服減少變化的量度思考感悟《西游記》中沙和尚挑擔(dān)千里，辛辛苦苦；豬八戒只是扶師父上馬，輕輕松松．然而沙和尚做的功卻沒有豬八戒做的功多．對嗎？圖3－2－1提示：對！沙和尚挑擔(dān)千里，可是在力的方向上無位移，沒有做功；而豬八戒扶師父上馬，在力的方向上有位移，做了功．物理學(xué)中的“功”是有嚴(yán)格定義的，與日常生活中的“做工”含義有本質(zhì)的區(qū)別，沙和尚挑擔(dān)，是在辛辛苦苦地“做工”，卻不是物理意義上的“做功”．不必為沙和尚鳴不平．瓦特瓦W大小方向代數(shù)運(yùn)算快慢2．研究力、速度跟功率之間的關(guān)系(1)一個力對物體做功的功率，等于這個____與物體在力的方向上的速度的乘積，即_________.(2)對P＝Fv來說，式中v若取瞬時(shí)速度，則按上式計(jì)算出的P即為__________；若v取平均速度，則計(jì)算出的P即為____________．力P＝Fv瞬時(shí)功率平均功率核心要點(diǎn)突破一、、功功的的計(jì)計(jì)算算1．對對功功的的公公式式W＝Fscosα的應(yīng)應(yīng)用用(1)公式式中中的的F是恒恒力力，，s是物物體體在在力力的的作作用用下下的的位位移移，，α是力力的的方方向向與與位位移移方方向向間間的的夾夾角角．．(2)力對對物物體體做做功功，，只只與與F、s、α三者者有有關(guān)關(guān)，，與與物物體體的的運(yùn)運(yùn)動動狀狀態(tài)態(tài)無無關(guān)關(guān)．．(3)功是是標(biāo)標(biāo)量量，，而而力力和和位位移移都都是是矢矢量量，，力力和和位位移移都都可可以以按按矢矢量量法法則則進(jìn)進(jìn)行行分分解解，，若若將將s沿力力的的方方向向和和垂垂直直力力的的方方向向分分解解，，如如圖圖3－2－2甲所所示示，，這這時(shí)時(shí)功功等等于于力力與與位位移移在在力力的的方方向向上上的的分分量量scosα的乘乘積積，，即即W＝Fscosα.若將將F沿位位移移方方向向和和垂垂直直位位移移方方向向分分解解，，如如圖圖3－2－2乙所所示示，，這這時(shí)時(shí)功功等等于于力力在在位位移移方方向向上上的的分分量量Fcosα與位位移移的的乘乘積積，，即即W＝Fscosα，不不管管采采用用何何種種方方法法計(jì)計(jì)算算，，其其結(jié)結(jié)果果是是相相同同的的．．2．總功的的計(jì)算物體在某某一運(yùn)動動過程中中，可能能會有多多個力同同時(shí)對物物體做功功，這時(shí)時(shí)可能需需要我們們計(jì)算這這幾個力力對物體體做的總總功．(1)如果運(yùn)動動過程中中物體受受幾個恒恒力的作作用，且且這幾個個恒力作作用在物物體運(yùn)動動的同一一階段，，則可先先求出這這幾個恒恒力的合合力，再再求合力力做的功功，即W總＝F合scosα.(2)如果運(yùn)動動過程中中，物體體所受的的各恒力力作用在在物體運(yùn)運(yùn)動的不不同階段段，則可可先分別別求得各各恒力的的功，再再求各恒恒力所做做功的代代數(shù)和，，即總功功：W總＝F1scosα1＋F2scosα2＋……3．變力的的功(1)求平均力力法．這這種方法法不是任任何變力力都可以以采用的的，只局局限于兩兩種情況況：一是是題目中中明確指指出是平平均力的的．例如如：一小小球從高高處落下下，跌入入泥土中中的深度度為s，泥土的的平均阻阻力為f，求泥土土對小球球所做的的功．二二是力雖雖然是變變力，但但此變力力的大小小與位移移成正比比(例如彈簧簧的彈力力)，則可以以用算術(shù)術(shù)平均值值的方法法，用平平均力代代入功的的計(jì)算式式進(jìn)行計(jì)計(jì)算．答案：0－2μmghcotα2．公式P＝Fv是功率的的一種計(jì)計(jì)算方法法，v可以是平平均速度度，也可可以是瞬瞬時(shí)速度度，因此此P＝Fv既可以計(jì)計(jì)算平均均功率，，也可以以計(jì)算瞬瞬時(shí)功率率．3．對速度度v的理解要要注意以以下幾點(diǎn)點(diǎn)：①物物體的速速度可能能是恒定定的，也也可能是是變化的的；②物物體的速速度大小小、方向向都發(fā)生生變化時(shí)時(shí)，仍可可以求力力的功率率．如在在平拋運(yùn)運(yùn)動中，，盡管物物體的速速度大小小、方向向都不斷斷發(fā)生變變化，但但重力的的大小及及方向都都不變，，而物體體的豎直直分速度度vy＝gt，因此，，平拋物物體經(jīng)時(shí)時(shí)間t時(shí)，重力力的功率率P＝mg·vy＝mg·gt＝mg2t.解析：選D.由P＝W/t求得的功功率是平平均功率率，由P＝Fv可以求平平均功率率和瞬時(shí)時(shí)功率，，故A、B均錯；當(dāng)當(dāng)F一定時(shí)，，P與v成正比，，故C錯；當(dāng)P一定時(shí)，，F(xiàn)與v成反比，，故D正確．課堂互動講練對功的理解及計(jì)算類型一例1如圖3－2－7所示，質(zhì)質(zhì)量為m的物體靜靜止于傾傾角為α的斜面體體上，當(dāng)當(dāng)斜面受受力后，，物體隨隨斜面一一起沿水水平面勻勻速移動動距離s，在這個個過程中中物體所所受各力力對物體體做的功功分別是是多少？？物體所所受斜面面的力做做功是多多少？合合外力做做的功是是多少？？圖3－2－7【答案】見自主解解答【方法總結(jié)結(jié)】(1)求功時(shí)對對物體進(jìn)進(jìn)行正確確的受力力分析仍仍是基礎(chǔ)礎(chǔ)性的環(huán)環(huán)節(jié)．(2)要區(qū)分各各分力做做的功與與合力做做的功．(3)求總功時(shí)時(shí)由兩種種方法計(jì)計(jì)算出的的總功是是相等的的．一般來說說，由各各分力功功的代數(shù)數(shù)和求總總功較簡簡單些，，因?yàn)榇鷶?shù)和就就是簡單單相加．功率的計(jì)算類型二例2如圖3－2－8所示，質(zhì)質(zhì)量為m＝2kg的木塊在在傾角θ＝37°的斜面上上由靜止止開始下下滑，木木塊與斜斜面間的的動摩擦擦因數(shù)為為0.5，已知：：sin37°°＝0.6，cos37°＝0.8，g取10m/s2.求：(1)前2s內(nèi)重力做做的功；；(2)前2s內(nèi)重力的平平均功率；；(3)2s末重力的瞬瞬時(shí)功率．圖3－2－8【答案】(1)48J(2)24W(3)48W在水平路面面上運(yùn)動的的汽車的額額定功率為為100kW，質(zhì)量為10t，設(shè)阻力恒恒定，且為為車重的0.1倍，求：(1)汽車在運(yùn)動動過程中所所能達(dá)到的的最大速度度；(2)若汽車以0.5m/s2的加速度從從靜止開始始做勻加速速直線運(yùn)動動，這一過過程能維持持多長時(shí)間間？(3)若汽車以額額定功率不不變從靜止止啟動后，，當(dāng)汽車的的加速度為為2m/s2時(shí)，速度是是多大？對機(jī)車啟動問題的分析類型三例3【答案】(1)10m/s(2)13.4s(3)3.3m/s【方法總結(jié)】此