高中物理功和功率課件

功和功率一、功：（一）功的定義：物體在力作用下，在力的方向上發(fā)生了一定的位移，就稱為這個(gè)力對(duì)物體做了功.做功的兩個(gè)因素：(1)作用在物體上的力．(2)物體在力的方向上發(fā)生位移．（二）恒力做功的公式：1.公式的適用條件：恒力做功.2.正負(fù)功的物理意義：若，做正功，F(xiàn)是動(dòng)力.若，做負(fù)功，F(xiàn)是阻力.（物體克服阻力F做功）若，力F對(duì)物體不做功.功是標(biāo)量，只有大小，沒有方向，但有正負(fù).正功表示這個(gè)力是動(dòng)力；負(fù)功表示這個(gè)力是阻力.功是一個(gè)過程量，與一個(gè)過程相聯(lián)系.要搞清楚是求哪個(gè)力在哪個(gè)過程中做的功.正負(fù)功的判斷方法：方法一：在直線運(yùn)動(dòng)中，依據(jù)力與位移的夾角來(lái)判斷．方法二：在曲線運(yùn)動(dòng)中，依據(jù)力與速度方向的夾角來(lái)判斷．方法三：在相互作用的系統(tǒng)中，依據(jù)功能關(guān)系來(lái)判斷．3.兩個(gè)常用的結(jié)論：(1)恒力做功等于力與物體在力的方向上位移的乘積，與運(yùn)動(dòng)路徑無(wú)關(guān)．(2)如圖所示，物體由A滑到D克服摩擦力做的功W＝μmg·BD.4.合力做功的方法：(1)求各個(gè)力分別對(duì)物體所做功的代數(shù)和：

W合＝W1＋W2＋…＋Wn.(2)求這幾個(gè)力的合力對(duì)物體所做的功：

W合＝F合lcosα.AC練1.(多選)如圖所示，光滑斜面放在水平面上，斜面上用固定的豎直擋板擋住一個(gè)光滑的小球．當(dāng)整個(gè)裝置沿水平面向左做減速運(yùn)動(dòng)的過程中，關(guān)于小球所受各力做功情況的說(shuō)法中正確的是()A．重力不做功B．斜面對(duì)球的彈力一定做負(fù)功C．擋板對(duì)球的彈力一定做負(fù)功D．球所受的合力對(duì)球一定做正功練2.人造地球衛(wèi)星在橢圓軌道上運(yùn)行，由圖中的a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的過程中，以下說(shuō)法正確的是()A．萬(wàn)有引力對(duì)衛(wèi)星一直做正功B．萬(wàn)有引力對(duì)衛(wèi)星一直做負(fù)功C．萬(wàn)有引力對(duì)衛(wèi)星先做正功，再做負(fù)功D．萬(wàn)有引力對(duì)衛(wèi)星先做負(fù)功，再做正功D練3.(多選)車M靜止在光滑水平軌道上，球m用細(xì)線懸掛在車上，由圖中的位置無(wú)初速度地釋放，則可判斷在球下擺過程中繩的拉力的做功情況()A．拉力對(duì)車做正功 B．拉力對(duì)車做負(fù)功C．拉力對(duì)球做正功 D．拉力對(duì)球做負(fù)功AD練4.(多選)如圖所示，物體在水平恒力F的作用下，從斜面底端O點(diǎn)沿斜面緩慢移動(dòng)到A點(diǎn)，去掉F后，物體從A點(diǎn)下滑到水平面的B點(diǎn)停下．斜面的傾角為θ，OA的水平距離為L(zhǎng)1，OB距離為L(zhǎng)2，物體的質(zhì)量為m，物體與水平面和斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)都為μ，物體可視為質(zhì)點(diǎn)，下面判斷正確的是()A．物體從O點(diǎn)移動(dòng)到A點(diǎn)，重力做的功是mgL1tanθB．物體從O點(diǎn)移動(dòng)到A點(diǎn)，水平恒力F做的功是FL1C．物體從O點(diǎn)移動(dòng)到A點(diǎn)，克服摩擦力做的功是μmgL1D．物體從A點(diǎn)下滑到水平面的B點(diǎn)，克服摩擦力做的功是μmg(L1＋L2)BD練5.質(zhì)量為M的木板放在光滑水平面上，如圖所示．一個(gè)質(zhì)量為m的滑塊以某一速度沿木板表面從A點(diǎn)滑至B點(diǎn)，在木板上滑動(dòng)了l，同時(shí)木板前進(jìn)了x，若滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，求摩擦力對(duì)滑塊、對(duì)木板所做的功各為多少？若木板固定，滑塊在木板上從A點(diǎn)滑至B點(diǎn)，摩擦力做功為多少？（1）－μmg(l＋x)，

μmgx；（2）－μmgl，0.一個(gè)重要推論：滑動(dòng)摩擦力對(duì)系統(tǒng)做功：（三）變力做功的計(jì)算方法：1.動(dòng)能定理：運(yùn)用動(dòng)能定理是求變力做功的首選思路，基本方法是：由動(dòng)能的變化求合力做的功，再求某個(gè)力做的功．例1.如圖所示，在半徑為R的半球形容器(容器固定)邊緣C點(diǎn)(與球心O點(diǎn)等高)正上方某處(圖中未畫出)，一質(zhì)量為m可視為質(zhì)點(diǎn)的小球由靜止釋放．若小球恰好能到達(dá)A點(diǎn)，且經(jīng)過最低點(diǎn)B時(shí)，對(duì)容器的正壓力為FN.設(shè)小球自C點(diǎn)滑到B點(diǎn)、B點(diǎn)滑到A點(diǎn)的過程中，摩擦力對(duì)其所做的功分別為W1、W2.重力加速度為g，則下列各項(xiàng)正確的是()C2.圖像法：在F－x圖象中，圖線和x軸所圍的面積表示F做的功．x軸上方的面積表示正功，x軸下方的面積表示負(fù)功．條件：F與位移x方向相同或相反.例2

(多選)一質(zhì)量為2kg的物體，在水平恒定拉力的作用下以一定的初速度在粗糙的水平面上做勻速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，拉力逐漸減小，且當(dāng)拉力減小到零時(shí)，物體剛好停止運(yùn)動(dòng)，圖中給出了拉力隨位移變化的關(guān)系圖象．已知重力加速度g＝10m/s2，由此可知()A．物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)約為0.35B．減速過程中拉力對(duì)物體所做的功約為13JC．勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度約為6m/sD．減速運(yùn)動(dòng)的平均速度為3m/sABC3.平均值法：若F－x按線性規(guī)律變化，當(dāng)F由F1變化到F2的過程中，力的平均值為F＝.再利用功的定義式來(lái)求功．例3.如圖所示，n個(gè)完全相同，邊長(zhǎng)足夠小且互不粘連的小方塊依次排列，總長(zhǎng)度為l，總質(zhì)量為M，它們一起在光滑水平面上滑動(dòng)，某時(shí)刻開始滑上粗糙水平面，小方塊與粗糙水平面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g，若小方塊恰能完全進(jìn)入粗糙水平面，則所有小方塊克服摩擦力做的功為()C4.等效轉(zhuǎn)換法：若所求變力的功和某一恒力的功效果相同，可將變力做功轉(zhuǎn)化為恒力做功，在“滑輪拉物體”的問題中，注意應(yīng)用這種方法．例4.如圖所示，某人用定滑輪提升質(zhì)量為m的重物，人拉著繩從滑輪正下方h高的A處緩慢走到B處，此時(shí)繩與豎直方向成θ角，重力加速度為g，不計(jì)繩的質(zhì)量以及繩與滑輪間的摩擦．則此過程中人對(duì)重物所做的功W是()A5.微元法：在曲線運(yùn)動(dòng)或往返運(yùn)動(dòng)中，摩擦力(空氣阻力)的方向沿運(yùn)動(dòng)軌跡的切線方向，可將曲線分成無(wú)限小段，每一小段可認(rèn)為是恒力做功，總功即為各個(gè)小段做功的代數(shù)和．通過微元法可知：摩擦力(空氣阻力)做的功，其大小等于力和路程的乘積．例5.如圖所示，在水平桌面上，長(zhǎng)R＝5m的輕繩一端固定于O點(diǎn)(俯視圖)，另一端系一質(zhì)量m＝2.0kg的小球，現(xiàn)對(duì)小球施加一個(gè)大小不變的力F＝10N．方向始終與小球在該點(diǎn)的切線成37°角，F(xiàn)拉著物體從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)，已知小球與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2，不計(jì)空氣阻力，重力加速度g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，則拉力F做的功與克服摩擦力做的功之比為()B6.功率計(jì)算：機(jī)車以恒定功率運(yùn)動(dòng)時(shí)，牽引力變化，此時(shí)牽引力所做的功不能用W＝Fx來(lái)計(jì)算，但因功率恒定，可以用W＝Pt計(jì)算．例6.(多選)一輛汽車在平直公路上以速度v0開始加速行駛，經(jīng)過一段時(shí)間t，前進(jìn)距離l，此時(shí)恰好達(dá)到其最大速度vm，設(shè)此過程中汽車發(fā)動(dòng)機(jī)始終以額定功率P工作，汽車所受阻力恒為f，則在這段時(shí)間里，發(fā)動(dòng)機(jī)所做的功為()

A．fvmt B．PtABC二、功率：（一）功率物理意義：1.定義：某個(gè)力做的功與所用時(shí)間的比值.2.物理意義：表示做功的快慢.（二）功率的表達(dá)式：1.定義式：表示的是時(shí)間t內(nèi)的平均功率.2.重要推論：式中各量的物理意義及單位.3.相關(guān)說(shuō)明：若v是平均速度且(F是恒力）P就是平均功率若v是瞬時(shí)速度P就是瞬時(shí)功率.發(fā)動(dòng)機(jī)的功率就是發(fā)動(dòng)機(jī)牽引力做功的功率。(1)若F與v的方向在一條直線上，則P＝Fv.(2)若v在F方向上的分速度為vF，則P＝FvF.(3)若F在v方向上的分力為Fv，則P＝Fvv.練6.(多選)如圖所示，一名跳臺(tái)滑雪運(yùn)動(dòng)員從O點(diǎn)水平飛出，經(jīng)過一段時(shí)間落到斜面上的A點(diǎn)．已知O點(diǎn)是斜面的起點(diǎn)，斜面的傾角θ＝37°，運(yùn)動(dòng)員從O點(diǎn)飛出的初速度v0＝10m/s，運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量為60kg，重力加速度g取10m/s2，空氣阻力忽略不計(jì)，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.下列說(shuō)法正確的是()A．從O到A重力做功的平均功率為6000WB．從O到A重力做功的平均功率為4500WC．運(yùn)動(dòng)員落到斜面上重力做功的瞬時(shí)功率為9000WD．運(yùn)動(dòng)員落到斜面上重力做功的瞬時(shí)功率為3000WBC（四）兩種啟動(dòng)模式：1.以恒定的功率啟動(dòng)：功率不變?cè)O(shè)物體的質(zhì)量為m，受到的阻力為f(恒力），額定功率為Pe.a、v方向相同速度v增大加速度a減小.物體做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)直到牽引力F與阻力f相等，加速度a等于零，做勻速運(yùn)動(dòng)，速度達(dá)到最大.2.以恒定的加速度啟動(dòng)：（1）開始階段：加速度a保持不變.物體的質(zhì)量為m，額定功率為Pe,阻力為f(恒力），以恒定的加速度a啟動(dòng).牽引力F為恒力物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng).牽引力做功的功率為：牽引力的功率隨時(shí)間均勻增大.當(dāng)牽引力的功率達(dá)到額定功率時(shí)，該過程結(jié)束.勻加速運(yùn)動(dòng)的最大速度為v1:勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t0:當(dāng)功率達(dá)到額定功率后，以恒定的功率運(yùn)動(dòng)，物體做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，最后勻速運(yùn)動(dòng).說(shuō)明：(1)無(wú)論哪種啟動(dòng)過程，機(jī)車的最大速度都等于其勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度，.(2)機(jī)車以恒定加速度啟動(dòng)時(shí)，勻加速過程結(jié)束時(shí)功率最大，速度不是最大，.(3)機(jī)車以恒定功率運(yùn)行時(shí)，牽引力做的功W＝Pet，由動(dòng)能定理得：質(zhì)量為m的物體，以恒定的功率Pe運(yùn)動(dòng)，受到的阻力位f（恒力）,經(jīng)過時(shí)間t通過的位移為x，速度從v0變成了v.練7.一列高速列車正沿直線由靜止駛出火車站，假設(shè)列車質(zhì)量為m，牽引電機(jī)的輸出功率恒為P，所受阻力恒為f.一段時(shí)間t后達(dá)到最大速度為v，在這段時(shí)間內(nèi)位移為x.則下列說(shuō)法正確的是()A．這段過程列車加速度先減小后增大B．這段過程列車加速度先增大后減小C．該過程加速度大小恒為D．該過程最大速度D練8.圖甲是全球最大的回轉(zhuǎn)自升塔式起重機(jī)，它的開發(fā)標(biāo)志著中國(guó)工程用超大噸位塔機(jī)打破長(zhǎng)期依賴進(jìn)口的局面，也意味著中國(guó)橋梁及鐵路施工裝備進(jìn)一步邁向世界前列．該起重機(jī)某次從t＝0時(shí)刻由靜止開始提升質(zhì)量為m的物體，其a－t圖象如圖乙所示，t1～t2時(shí)間內(nèi)起重機(jī)的功率為額定功率，不計(jì)其他阻力，重力加速度為g，則以下說(shuō)法正確的是()A．該起重機(jī)的額定功率為ma02t1B．該起重機(jī)的額定功率為(mg＋ma0)a0(t2－t1)C．0～t1和t1～t2時(shí)間內(nèi)牽引力做的功之比為t1∶2(t2－t1)D．0～t1和t1～t2時(shí)間內(nèi)牽引力做的功之比為t1∶2t2C體驗(yàn)高考發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率（kw)332最大輸送高度（m)63整車滿載質(zhì)量（kg)5.4×104最大輸送量（m3/h)1801.中國(guó)制造的某一型號(hào)泵車如圖所示，表中列出了其部分技術(shù)參數(shù)．已知混凝土密度為2.4×103kg/m3，假設(shè)泵車的泵送系統(tǒng)以150m3/h的輸送量給30m高處輸送混凝土，則每小時(shí)泵送系統(tǒng)對(duì)混凝土做的功至少為()C2.如圖所示，高速公路上汽車定速巡航(即保持汽車的速率不變)通過路面abcd，其中ab段為平直上坡路面，bc段為水平路面，cd段為平直下坡路面.不考慮整個(gè)過程中空氣阻力和摩擦阻力的大小變化．下列說(shuō)法正確的是（）A．在ab段汽車的輸出功率逐漸減小B．汽車在ab段的輸出功率比bc段的大C．在cd段汽車的輸出功率逐漸減小D．汽車在cd段的輸出功率比bc段的大B3.如圖所示，粗糙程度處處相同的水平桌面上有一長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)桿，一端可繞豎直光滑軸O轉(zhuǎn)動(dòng)，另一端與質(zhì)量為m的小木塊相連．木塊以水平初速度v0出發(fā)，恰好能完成一個(gè)完整的圓周運(yùn)動(dòng)．在運(yùn)動(dòng)過程中，木塊所受摩擦力的大小為()B4.“復(fù)興號(hào)”動(dòng)車組用多節(jié)車廂提供動(dòng)力，從而達(dá)到提速的目的．總質(zhì)量為m的動(dòng)車組在平直的軌道上行駛