《河北省肃宁县第二中学高三物理复习课件功和功率》由会员分享，可在线阅读，更多相关《河北省肃宁县第二中学高三物理复习课件功和功率（30页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、一、功的概念 1、定义：物体受到力的作用，并在力的方向上发生一段位移，就是说力对物体做了功。 2、做功的两个不可缺少的因素：力和物体在力的方向上的位移 3、公式：W=Fscosa（a为F与s的夹角，s一般是对地位移,s应为力的作用点在力的方向发生的位移） 4、功是标量，没有方向，但是有正负 （1）当0a0，力对物体作正功 （2）当90 a 180 时，W0，力对物体做负功，也称物体克服这个力作了功 （3）a=90时，W=0，力对物体不做功,例：一位质量是m的运动员从下蹲状态向上起跳，经过t时间，身体刚好伸直并离开地面，速度为v，此后运动员继续上升，到达最高点时中心升高了h，在整个过程中（ ）
2、A.地面对他做的功为mv2/2 B.地面对他做的功为mgh C.地面对他做的功为mgh+mv2/2 D.地面对他做的功为零,D,例：一半径为R的圆筒上面绕有轻绳，用恒力F向右拉，已知绳与圆筒表面没有滑动，求筒转动一周时，力F做的功？,F,W=4RF,主要根据S为力的作用点在力的方向上的位移,练习1：如图所示为生活中磨刀的示意图，磨刀石静止不动，刀在手的推动下从右匀速运动到左，发生位移s，令刀与磨刀石之间的摩擦力大小为f，则下列叙述中正确的是（ ） A 摩擦力对刀做负功，大小为fs B 摩擦力对刀做正功，大小为fs C 摩擦力对磨刀石做正功，大小为fs D 摩擦力对磨刀石不做功,AD,练习：水平
3、面上有一平板，上面有一滑块，当用恒力竖直向上提平板过程中，已知滑块始终与木板相对静止，滑块所受木板的摩擦力对滑块是否做功？,不做功，因为摩擦力始终与物块的运动速度垂直,练习2：如图所示，小物块位于光滑的斜面上，斜面位于光滑的水平面上，从地面上看，在小物块沿斜面下滑的过程中，斜面对小物块的作用力（ ） A 垂直于接触面，做功为零 B 垂直于接触面，做功不为零 C 不垂直于接触面，做功为零 D 不垂直于接触面，做功不为零,B,如图所示，在匀加速向右运动的车厢内，一个人用力向前推车厢，若人与车始终保持相对静止，则以下结论中哪个是正确的（ ） A人对车厢做正功 B车厢对人做正功 C人对车厢不做功 D条
4、件不足，无法确定,B,如图所示，一辆小车静止在光滑水平导轨上，一个小球用细绳悬挂在小车上，由图中位置无初速度释放，则在小球下摆过程中，绳的拉力（ ） A对小球不做功 B对小球做正功 C对小球做负功 D对小车做正功,CD,二、功率 1、定义：功跟完成这些功所用的时间的比叫做功率，它是表示物体做功快慢的物理量，是标量 2、公式（1）P=W/t（2）P=Fvcosa 说明（1）式中求出的为平均功率，若功率一直不变，亦为瞬时功率（2）式中若v为瞬时速度，则所求P为瞬时功率，其中a为力F与物体速度v之间的夹角。对机车，（2）式变为P=Fv，式中F为机车的牵引力，并非机车的合外力（所有由发动机驱动的物体都
5、可用此公式，例如：电梯等，F为发动机的牵引力。,竖直上抛一球，球又落回原处，已知空气阻力的大小正比于球的速度（ ） A上升过程中克服重力做的功大于下降过程中重力做的功 B上升过程中克服重力做的功等于下降过程中重力做的功 C上升过程中克服重力做功的平均功率大于下降过程中重力的平均功率 D上升过程中克服重力做功的平均功率等于下降过程中重力的平均功率,BC,三、功的计算方法 1、一个恒力F对物体做功W=Fscosa，有两种处理方法：一种是W等于力F乘以物体在力F方向上的分位移scosa，即将物体的位移分解为沿F方向上和垂直F方向上的两个分位移s1和s2，则F做的功W=Fs1=Fscosa；另一种是W
6、等于力F在位移s方向上的分力Fcosa乘以物体的位移s，即将力F分解为沿s方向上和垂直s方向上的两个分力F1和F2，则F做的功W=F1s=Fscosa 2、多个力作的总功 一是先用平行四边形定则求出合外力，再根据W=F合scosa计算功。注意a是合外力与位移s间的夹角,二是先分别求各个外力做的功：W1=F1cosa，W2=F2scosa，.再把各个外力做的功代数相加 3、变力做的功 （1）W=Fscosa只能用来计算恒力做的功，若是变力，求变力做的功只有通过将变力转化为恒力，再用W=Fscosa计算 例、如图所示，固定的光滑竖直杆上套着一个滑块， 用轻绳系着滑块绕过光滑的定滑轮，以大小恒定的
7、拉力F拉绳，使滑块从A点由静止开始上升，若从A 点上升至B点再上升至C点的过程中拉力F做的功分 别为W1、W2，滑块经B、C两点时的动能分别为 EkB、EkC，图中AB=BC，则一定有（ ） AW1W2 B W1EkC D EkBEkC,A,（2）有两类不同的力：一类是与势能相关联的力，比如重力、弹簧的弹力以及电场力等，他们做的功与路径无关，只与位移有关或者说只与始末位置有关，另一类是滑动摩擦力、空气阻力等，在曲线运动或往返运动时，这类力做的功等于力和路程（不是位移）的乘积 （3）求出变力F对位移的平均力来计算，当变力F是位移s的线性函数时，平均力,（4）做出变力F随位移s变化的图像，图像与位
8、移轴所围的面积即为变力做的功 （5）当某力做功的功率P一定时，该力在时间t内做的功可由W=Pt求出 （6）根据功和能的关系，如动能定理。功是能量转化的量度，通过求能的变化来求变力做的功,例：如图所示，质量为m的物体静止在倾角为的斜面上，物体与斜面的动摩擦因数为，先是斜面水平向左匀速移动距离l （1）摩擦力对物体做的功为（物体与斜面相对静止）（ ） A0 B mglcos C-mglcos sin D mglsin cos ,C,（2）斜面对物体的弹力做的功为（ ） A0 B mglsin cos2 C -mglcos2 D mglsin cos ,D,（3）重力对物体做的功为（ ） A0 Bm
9、gl C mgltg Dmglcos ,A,（4）斜面对物体做的功又是多少 ？各力对物体所做的总功是多少？,斜面对m的作用即FN和F的合力，方向竖直向上，大小等于mg（m处于平衡状态），则W斜=F合scos90=0,恒力做功练习： 1、如图所示，A、B两物体质量分别是mA和mB，用劲度系数为k轻弹簧相连，A、B处于静止状态。现对A施竖直向上的力F提起A，使B对地面恰无压力，当撤去F，A由静止向下运动至最大速度时，重力做功为（ ）,mA,mB,C,2、两个互相垂直的力F1与F2作用在同一物体上，使物体通过一段位移过程中，力F1对物体做功4J，力F2对物体做功3J，则力F1与F2的合力做功为（ ）
10、 A 7J B 1J C 5J D 3.5J,A,可根据力的独立作用原理：每个方向上的力只会改变该方向的物理量,变力做功问题 练习：1、 如图所示，某人用大小不变的力F拉着放在光滑水平面上的物体，开始时与物体相连接的绳和水平面间的夹角是a，当拉力F作用一段时间后，绳与水平面间的夹角为，已知图中的高度是h，求绳的拉力FT对物体所做的功，假定绳的质量、滑轮质量及绳与滑轮间的摩擦不计,a,h,2、如图，质量为m的质点在力F的作用下沿半径为R的圆运动一周，若F的大小不变，方向始终与圆相切（与速度方向相同），求该质点在运动一周的过程中，F做的功W,F,F,F,F,W =2RF,求出变力F对位移的平均力来
11、计算，当变力F是位移s的线性函数时，平均力 练习：用铁锤将一铁钉击入木块，设木块对铁钉的阻力与铁钉进入木块内的深度成正比，在铁锤击第一次时，能把铁钉击入木块内1cm， 问击第二次时，能击入多少深度？（设铁锤每次做功相等）,方法一、平均法,两次做功相等，所以有深度为0.41cm,方法二、图像法 因为阻力F=kx，以F为纵坐标，F方向上的位移x为横坐标，做出F-x图像，曲线上面积的值等于F对铁钉做的功 由于两次做功相等，故有： S1=s2（面积）即：,x,F,kx2,kx1,x1,x2,o,四、对力的功率的讨论 作用在物体上的力与物体沿力的方向的速度的乘积就是力对物体的做功功率。当力与速度在一条直
12、线上时，力的功率P=Fv；当力F与速度v垂直时，则力F的功率P=0；当力F与速度v成任意夹角a时，就将v进行正交分解，分解成与力F在一条直线上的v1=vcosa和与力F垂直的v2=vsina，力F与v1的功率P1=Fv1，力F与v2的功率P2=0，则力的功率P=P1+P2=P1，所以P=Fvcosa 当力F一定时，P与速度v成正比；当P一定时，降低速度可以增大牵引力，所以当机械以恒力牵引时，速度越大，机械的功率越大，但不得超过机械的额定功率，当机械以恒定的功率运行时，要增大牵引力，只有降低运行速度,有关功率： 1、神舟5号宇航员在进行素质训练时，抓住秋千杆由水平状态开始下摆，如图所示，到达竖直
13、状态的过程中，宇航员所受重力的即时功率变化情况是（ ）,A 一直增大 B 一直减小 C 先增大后减小 D 先减小后增大,C,有关功率的流体问题 宇宙飞船以v0=104m/s的速度进入均匀的宇宙微粒尘区，飞船每前进s=103m，要与n=104个微粒相碰，假如每一微粒的质量为m=210-7kg，与飞船相碰后附在飞船上，为使飞船的速度保持不变，飞船的输出功率多大？,按照流体问题的解决方法：通常选取一部分流体为研究对象,武装直升机逐渐显示了其强大的战斗力，图为美国“阿帕奇”武装直升机的外形图，与其他直升机一样，除了水平主螺旋浆外，尾部还安有一幅竖直小螺旋桨。若“阿帕奇”直升机的总质量为M，悬停在空中时
14、其主螺旋浆以速度v将空气向下推，求主螺旋桨对空气做功的平均功率,解: 令经过t时间，被主螺旋浆拍下的空气质量为m，由动量定理对这部分空气有： Ft=mv 则m=Ft/v 对该部分空气由动能定理有 W=Ftv2/2 飞机悬停，故F=Mg 则平均功率为Fv/2,五、机车以恒定功率启动和匀加速启动的区别 1、对机车等交通工具类问题，应明确P=Fv中，P为发动机的实际功率，机车正常行驶中的实际功率小于或等于其额定功率，F为发动机（机车）的牵引力，v为机车的瞬时速度 2、机车以恒定功率启动的启动过程,加速度逐渐减小的变加速运动,匀速直线运动,当机车达最大速度时a=0,F=Ff，P=FVm=FfVm，这一启动过程的v-t关系如图所示,o,Vm,v,t,3、机车以恒定加速度启动的运动过程,先作匀加速直线运动再做加速度逐渐减小的变加速直线运动,其中v0=at为匀加速运动能达到的最大速度 匀加速阶段的最长时间为tm=P额/a(ma+f)，最大速度v0=P额/（ma+f），终极速度vm=P额/f，变加速运动阶段通常采用动能定理计算：,机车启动的动态分析 一汽车额定功率为100kw，质量为10103kg，设阻力恒为车重的0.1倍。 （1）若汽车保持恒定功率运动，求运动的最大速度 （2）若汽车以0.5m/s2的匀加速运动，求其匀加速运动的最长时间,10m/s,13.4s,
