《高考物理二轮专题辅导：3.4《功、功率》ppt课件.》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理二轮专题辅导：3.4《功、功率》ppt课件.（41页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题三 动能定理和能量守恒定律 第4讲 功 功率 【主干回顾】 【核心精华】 知识规律 (1)恒力做功的公式：W=Flcos。 (2)平均功率的公式： (3)瞬时时功率的公式：P=Fvcos。 思想方法 (1)物理思想：微元思想。 (2)物理方法：图图像法、转换转换 法等。 热热点考向一 功和功率的理解与计计算 【典题题1师师生探究】(多选选)(2014西安一模)质质量为为m=2kg 的物体沿水平面向右做直线线运动动，t=0时时刻受到一个水平向左 的恒力F，如图图甲所示，此后物体的v-t图图像如图图乙所示，取水 平向右为为正方向，g取10m/s2，则则( ) A.物体与水平面间间的动动摩擦因数
2、为为=0.5 B.10 s末恒力F的瞬时时功率为为6W C.10 s末物体在计时计时 起点左侧侧2 m处处 D.10 s内物体克服摩擦力做功34 J 【破题题关键键】 (1)题题干信息“水平向左的恒力F”“取水平向右为为正方向”说说 明_。 (2)由v-t图图像可获获得的信息：_ _。 (3)摩擦力的方向与物体运动动的方向始终终相反，则则摩擦力做的 功等于_。 04s合力为为F+Ff，410 s合力为为F-Ff 斜率表示物体的加速度；图图像 与时间轴围时间轴围 成的面积积表示位移 摩擦力与路程的乘积积 【解析】选C、D。由题图乙知前后两段时间内物体加速度的大 小分别为a1=2m/s2、a2=1
3、m/s2，由牛顿第二定律知F+mg =ma1 ，F-mg=ma2，联立得F=3N、=0.05，A错误；10 s末恒力F的 瞬时功率为P=Fv=18W，B错误；由速度图像与坐标轴所围面积 的物理意义知，10s内物体的位移x=-2m，即在计时起点左侧2m 处，C正确；10s内物体的路程为s=34m，即10 s内物体克服摩 擦力所做的功W=mgs=0.0521034J=34 J，D正确。 【拓展延伸】 (1)在【典题题1】中010s内恒力F做功的平均功率为为多大？ 【解析】10s内物体的位移x=-2m，恒力F做的功W=Fx=-3 (-2)J=6 J，P= =0.6 W。 (2)在【典题题1】中010
4、s内合外力对对物体所做的功为为多少？ 【解析】由动能定理得W合= =-28J。 【典题题2自主探究】一个质质量为为m的物块块，在几个共点力的 作用下静止在光滑水平面上。现现把其中一个水平方向的力从F 突然增大到3F，并保持其他力不变变，则则从这时这时 开始ts末，该该 力的瞬时时功率是( ) 【审题流程】 第一步：审题干提取信息 (1)“静止在光滑水平面上” 物块所受合力为零。 (2)“其中一个水平方向的力从F突然增大到3F，并保持其他力 不变” 物块的合力为2F。 第二步：审问题明确解题思路 求ts末力3F的瞬时功率由牛顿第二定律求物块的加速度 由v=at求ts末的速度由P=3Fv求解。 【
5、解析】选B。物块受到的合力为2F，根据牛顿第二定律有 2F=ma，在合力作用下，物块做初速度为零的匀加速直线运 动，速度v=at，该力大小为3F，则该力的瞬时功率P=3Fv， 解以上各式得P= ，B正确。 【解题悟道】 关于功、功率应注意的三个问题 (1)功的公式W=Fl和W=Flcos仅适用于恒力做功的情况。 (2)变力做功的求解要注意对问题的正确转化，如将变力转化 为恒力，也可应用动能定理等方法求解。 (3)对于功率的计算，应注意区分公式P= 和公式P=Fv，前式 侧重于平均功率的计算，而后式侧重于瞬时功率的计算。 【对点训练】 1.如图图所示，质质量m=1kg、长长L=0.8m的均匀矩形
6、薄板静止在水 平桌面上，其右端与桌子边缘边缘 相平。板与桌面间间的动动摩擦因 数为为=0.4。现现用F=5N的水平力向右推薄板，使它翻下桌子， 力F做的功至少为为(g取10m/s2)( ) A.1 J B.1.6 J C.2 J D.4 J 【解析】选B。在薄板没有翻转之前，薄板与水平桌面之间的 摩擦力Ff=mg=4N，力F做的功用来克服摩擦力消耗的能量， 而在这个过程中薄板只需移动的距离为 ，则做功至少为 W=Ff =1.6J，B正确。 2.(2014舟山模拟拟)某人用一水平力先后两次拉同一物体，第 一次使此物体沿光滑水平面前进进距离s，第二次使此物体沿粗 糙水平面也前进进距离s，若先后两次
7、拉力做的功为为W1和W2，拉 力做功的功率是P1和P2，则则正确的是( ) A.W1=W2，P1=P2B.W1=W2，P1P2 C.W1W2，P1P2D.W1W2，P1=P2 【解析】选B。由W=Fs可知两次做的功相同，但由于地面光滑 时不受摩擦力，加速度较大，运动时间较短，由P= 可知 P1P2，B正确。 热热点考向二 机车车启动问题动问题 【典题题3师师生探究】(多选选)起重机从静止开始匀加速提起质质量 为为m的重物，当重物的速度为为v1时时，起重机的有用功率达到最大 值值P，以后，起重机保持该该功率不变变，继续继续 提升重物，直到以最 大速度v2匀速上升为为止，则则整个过过程中，下列说说
8、法正确的是( ) A.起重机对对重物的最大拉力为为 B.起重机对对重物的最大拉力为为 C.重物的最大速度v2= D.重物做匀加速运动动的时间为时间为 【破题题关键键】 (1)题题干信息“起重机从静止开始匀加速提起质质量为为m的重物” 说说明_。 (2)题题干信息“以后，起重机保持该该功率不变变，继续继续 提升重 物”说说明速度继续继续 _，拉力_，速度为为v1时对应时对应 的力 _。 (3)题题干信息“以最大速度v2匀速上升”说说明_。 起重机以恒定加速度启动动 增加减小 最大 重物受力平衡 【解析】选A、C、D。由P=Fv可知功率最大，速度越小，拉力 越大，则起重机对重物的最大拉力F= ，A
9、正确，B错误；当 功率一定时，达到最大速度时起重机的拉力等于重物的重力， 故重物的最大速度v2= ，C正确；在匀加速运动过程中，起 重机对重物的拉力F= 不变，当功率达到最大时，匀加速运 动结束，由题意知，起重机达到最大功率时重物的速度为v1， 则v1=at= 解得t= ，D正确。 【解题悟道】 解决机车启动问题时的四点注意 (1)分清是匀加速启动还是恒定功率启动。 (2)匀加速启动过程中，机车功率是不断改变的，但该过程中 的最大功率是额定功率，匀加速运动阶段的最大速度小于机车 所能达到的最大速度，达到额定功率后做加速度减小的加速运 动。 (3)以额定功率启动的过程中，机车做加速度减小的加速运
10、 动，速度最大值等于 ，牵引力是变力，牵引力做的功W= Pt。 (4)无论哪种启动方式，最后达到最大速度时，均满足P=Ffvm， P为机车的额定功率。 【对点训练】 1.(2014湖州模拟拟)一辆辆汽车车在平直的公路上以某一初速度运 动动，运动过动过 程中保持恒定的牵牵引功率，其加速度a和速度的倒 数 图图像如图图所示。若已知汽车车的质质量，则则根据图图像所给给的信 息，不能求出的物理量是( ) A.汽车车的功率 B.汽车车行驶驶的最大速度 C.汽车车所受到的阻力 D.汽车车运动动到最大速度所需的时间时间 【解析】选D。由F-f=ma，P=Fv可得：a= 对应图线可 知， =k=40，可求出汽
11、车的功率P，由a=0时， =0.05可得： vm=20m/s，再由vm= ，可求出汽车受到的阻力f，但无法求出 汽车运动到最大速度的时间。 2.(2014重庆庆高考)某车车以相同的功率在两种不同的水平路面 上行驶驶，受到的阻力分别为车别为车 重的k1和k2倍，最大速率分别为别为 v1和v2，则则( ) A.v2=k1v1B.v2= v1 C.v2= v1D.v2=k2v1 【解析】选B。汽车的阻力分别为f1=k1mg，f2=k2mg，当汽车以 相同功率启动达到最大速度时，有F=f，故由P=Fv可知最大速 度 则 ，有 故选B。 3.(多选选)一辆辆汽车车在平直公路上以速度v0开始加速行驶驶，经
12、经 过过一段时间时间 t，前进进距离l，此时时恰好达到其最大速度vm，设设此 过过程中汽车发动车发动 机始终终以额额定功率P工作，汽车车所受阻力恒为为 Ff，则则在这这段时间时间 里，发动发动 机所做的功为为( ) A.Ffvmt B.Pt C. D. 【解析】选A、B、C。发动机牵引力为变力，而牵引力的功率 恒定，则可用W=Pt求变力做功，选项B正确；根据P=F牵v= Ffvm，所以W=Ffvmt，选项A正确；根据动能定理， 解得 C选项正确。 4.(2014宁波模拟拟)额额定功率为为80kW的汽车车，在平直的公路 上行驶驶，行驶驶的最大速度为为20 m/s，汽车车的质质量m=2000kg，
13、 若汽车车从静止开始做匀加速直线线运动动，加速度a=2m/s2，运动动 过过程中阻力不变变，求： (1)汽车车所受的阻力有多大。 (2)匀加速运动动的时间时间 多长长。 (3)3s末汽车车的瞬时时功率多大。 【解题指南】解答本题应注意以下两点： (1)当汽车的牵引力等于阻力时速度最大。 (2)汽车匀加速运动的末状态，汽车牵引力的功率等于额定功 率。 【解析】(1)当速度最大，牵引力F1与阻力f大小相等时，有 f=F1= =4000N (2)设以恒定的加速度a=2m/s2启动时的牵引力为F2，由牛顿 第二定律得F2-f=ma 解得：F2=8000N 当汽车达到额定功率时加速过程结束，设加速运动的
14、末速度 为v1，则v1= =10m/s 所以匀加速运动的时间为：t1= =5s (3)因3 s末汽车做匀加速运动，故3 s末的速度： v=at=6m/s 3s末的瞬时功率：P=F2v=48kW 答案：(1)4 000 N (2)5 s (3)48 kW 瞬时时功率问题问题 【典例】(2014金华华模拟拟)如图图所示，细线细线 的一端固定于O点 ，另一端系一小球。在水平拉力作用下，小球以恒定速率在竖竖 直平面内由A点运动动到B点。在此过过程中拉力的瞬时时功率变变化 情况是( ) A.逐渐渐增大 B.逐渐渐减小 C.先增大，后减小D.先减小，后增大 【规范解答】选A。设细线与竖直方向的夹角为，小球
15、质量 为m，速率为v。由小球做匀速圆周运动，切向合力为零可得， mgsin=Fcos，由P=Fvcos可得拉力F的瞬时功率表达式 为P=Fvcos=mgvsin，可见功率P随的增大逐渐增大，A正 确。 【常见误区】 易错错角度错错因剖析 误认为误认为 小球的瞬 时时功率逐渐渐减小 小球由A到B的过过程中，认为认为 水平拉力 保持不变变，实际实际 上小球运动过动过 程中速 率不变变，小球做匀速圆圆周运动动，其拉 力和重力沿圆圆周切向的合力为为零，拉力 为变为变 力。 不能正确判断拉力 瞬时时功率的变变化 不能深入挖掘隐隐含条件，根据拉力和重 力的关系进进行分析判断；不能找到F、v 与细线细线 偏角的关系。 【防范措施】 1.要熟练练掌握瞬时时功率的计计算公式P=Fvcos，明确角为为F 、v夹夹角。 2.要深入挖掘隐隐含条件，将变变力瞬时时功率的计计算转转化为为恒力 功率的计计算。 【类题试类题试 解1】如图图所示，小球被细线悬细线悬 挂于O点，若将小球 拉至水平后由静止释释放，则则在小球下摆摆到最低点的过过程中， 重力瞬时时功率的变变化情况是( ) A.减小 B.增加 C.先减小后增加 D.先增大后减小 【解析】选D。由公式P=mgvcos得，刚释放时v=
