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1、光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 、功和功率1功功是力的空间积累效应。它和位移相对应（也和时间相对应） 。计算功有以下方法：按照定义求功。即： W= 在高中阶段，这种方法只适用于恒力做功。当时 F 做正功，当 时 F 不做功，当 时 F 做负功。2022这种方法也可以表述为：功等于恒力和沿该恒力方向上的位移的乘积。用动能定理 W=E F 为变力时，高中阶段只能用这种方法求功。这里求得的功是该过程中外力对物体做的总功（或者说是合外力对物体做的功） 。利用 象或 象曲线下的面积求功。利用 W=算。例 1如图所示，质量为 m 的小球用长 L 的细线悬挂而静止在竖直位置。在下列三种情况下，分别用
2、水平拉力 F 将小球拉到细线与竖直方向成 角的位置。在此过程中，拉力F 做的功各是多少？用 F 缓慢地拉； F 为恒力；若 F 为恒力，而且拉到该位置时小球的速度刚好为零。可供选择的答案有A B C D若用 F 缓慢地拉，则显然 F 为变力，只能用动能定理求解。 F 做的功等于该过程克服重力做的功。选 D若 F 为恒力，则可以直接按定义求功。选 B若 F 为恒力，而且拉到该位置时小球的速度刚好为零，那么按定义直接求功和按动能定理求功都是正确的。选 B、D。在第三种情况下，由 = ，可以得到 ，可 /2 时小球的速度最大。实际上，因为 F 与 合力也是恒力，而绳的拉力始终不做功，所以其效果相当于
3、一个摆，可以把这样的装置叫做“歪摆” 。2一对作用力和反作用力做功的特点一对作用力和反作用力总是大小相等方向相反的。但在同一个过程中，它们所作用的物体的位移可能是相等的，也可能是不等的。因此：一对作用力和反作用力在同一段时间内做的总功可能为正、可能为负、也可能为零。特殊地，一对互为作用反作用的摩擦力做的总功可能为零（静摩擦力）、可能为负（滑动摩擦力），但不可能为正。3功率功率是描述做功快慢的物理量。功率的定义式： ，所求出的功率是时间 t 内的平均功率。 功率的计算式： P=其中 是力与速度间的夹角。该公式有两种用法：求某一时刻的瞬时功率。这时 F 为该时刻的作用力大小， v 为瞬时速度，对应
4、的 P 为 F 在该时刻的瞬时功率；当 v 为某段位移（时间）内的平均速度时，则要求这段位移（时间）内 F 必须为恒力，对应的 P 为 F 在该段时间内的平均功率。重力的功率可表示为 PG=论物体做什么运动，也不论物体还受什么力作用，重力的瞬时功率总等于重力和物体在该时刻的竖直分速度的乘积。汽车的两种加速问题。当汽车从静止开始沿水平面加速运动时，有两种不同的加速过程，无论哪种，分析时使用的基本公式都是 P= 恒定功率的加速。由公式 P= ，由于 P 恒定，随着 v 的增大， F 必将减小， a 也必将减小，汽车做加速度不断减小的加速运动，直到 F=f， a=0，这时 v 达到最大值 。可见恒定
5、功率的加速一定不是匀加速。这种加速过程发动机做的功能用 W=算，不能用 W=算（因为 F 为变力） 。恒定牵引力的加速。由公式 P= ，由于 F 恒定，所以 a 恒定，汽车做匀加速运动，而随着 v 的增大， P 也将不断增大，直到 P 达到额定功率 率不能再增大了。这时匀加速运动结束，其最大速度为 。此后汽车要想继续加速就只能做恒定功率的变加速运动了。可见恒定牵引力的加速过程中功率一定不恒定。这种加速过程发动机做的功只能用 W=算，不能用 W=算（因为 P 为变功率） 。要注意两种加速运动过程的最大速度的区别。例 2质量为 2t 的农用汽车，发动机额定功率为 30车在水平路面行驶时能达到的最大
6、时速为 54km/h。若汽车以额定功率从静止开始加速，当其速度达到 v=36km/h 时的瞬时加速度是多大？ 解：汽车在水平路面行驶达到最大速度时牵引力 F 等于阻力 f，即 Pm=f速度为v 时的牵引力 F=Pm/v，再利用 以求得这时的 a= 3如 图 所 示 ， 一辆汽车以速度 受阻力是车重的 。后来汽车保持原来的功率开上一个倾角为 的较长的上坡路段（已知 ，设汽车受到的阻力大小没有发生变化。开上斜坡后，下列说法中正确的是A汽车的速率仍保持是 引力大小未变，但汽车受的合外力沿斜面向下，做匀减速运动C汽车在该坡上减速行驶一定距离后会达到一个稳定速度，其大小为 D汽车开始做匀减速运动直到速度
7、减小为零解 ：汽车上坡瞬间速率未变，牵引力大小也未变，但在沿斜面方向除了牵引力和阻力外，增加了一个沿斜面向下的重力的下滑分力 由已知得该分力大小和阻力大小相等） ，因此合力沿斜面向下，开始做减速运动；由 P=，发动机功率不变，速度减小，牵引力 F 逐渐增大；由 = 速度将逐渐减小到零。这时牵引力增加到原来的 2 倍，因此速率减小为 ，以后将保持匀速运动。答案选 C。 、动能定理1动能定理的表述合外力做的功等于物体动能的变化。 （这里的合外力指物体受到的所有外力的合力，包括重力） 。表达式为 W=E k（必须是末动能减初动能）动能定理也可以表述为：外力对物体做的总功等于物体动能的变化。实际应用时
8、，后一种表述比较好操作。特别是在全过程的各个阶段受力有变化的情况下，只要把各个力在各个阶段所做的功按代数和加起来，就可以得到总功。动能定理建立起过程量（功）和状态量（动能）间的联系。这样，无论求合外力做的功还是求物体动能的变化，就都有了两个可供选择的途径。2应用动能定理解题的步骤确定研究对象和研究过程。动能定理的研究对象只能是单个物体，如果是系统，那么系统内的物体间不能有相对运动。（否则系统内所有内力做的总功可能不为零）。 对 研 究 对 象 进 行 受 力 分 析 。 （ 研 究 对 象 以 外 的 物 体 施 于 研 究 对 象 的 力 都 要 分 析 ， 含 重力 ）写出该过程中合外力做
9、的功，或分别写出各个力做的功（注意功的正负）的代数和。按照动能定理列式求解。例 4如图所示， 水平面， 斜面。初速为 点出发沿 动到顶点 A 速度刚好为零。如果斜面改为 C 点在 间，图中未画出。已知物体与斜面和水平面之间的动摩擦因数处处相同且不为零） ，让物体从 D 点出发沿 动到 A 且速度刚好为零，则物体具有的初速度 A一定等于 B一定大于 C一定小于 D决定于斜面的倾角大小解：不妨假设物体经过的水平面长为 面长为 面倾角为 ，动摩擦因数为 。则物体由 D 到 A 克服摩擦阻力做的功 W=+l1+，不难发现括号内两项之和就是 长度。因此物体由 D 到 A 克服摩擦阻力做的功跟转折点（ B
10、 或 C）的位置无关。对物体从 D 到 A 的全过程用动能定理，两次克服重力做的功和克服摩擦阻力做的功都是相同的，因此两次的动能变化也相同。本题选 A。例 5质量为 m 的小球从沙坑上方高 H 处自由下落，停止运动时陷入沙坑深度为h。则在陷入沙坑过程中，求：沙对小球的平均阻力大小。解：从动能定理的角度分析，自由下落过程重力做功等于动能增加，即末动能入沙坑过程合外力做功使动能减小 h。如果注意到全过程的始、末状态动能为零，取全过程用动能定理，则直接可得到： +h)=以看出以上各种解法的结论都是一样的，其中全过程用动能定理解是最简洁的。例6质量相等的 A、 别受到水平拉力 过时间 ，撤去 2。以后
11、物体继续做匀减速运动直至停止。两物体的速度图象如图所示。若在该过程中 2所做的功分别 ，试比较 2的大小之比。解：撤去拉力后两物体的速度图线平行，可知两个物体受到的摩擦力大小相等。每个物体运动的全过程始、末速度都是零，由动能定理，对每个物体都有拉力做的功等于克服摩擦力做的功，只要比较全过程物体的位移大小即可。分别以两个物体为对象，在它们各自运动的全过程用动能定理， f 移由速度图线下的面积求出： 5，所以 5。三、机械能守恒定律1机械能守恒定律的两种表述在只有重力做功的情形下，物体的动能和重力势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变。如果没有摩擦和介质阻力，物体只发生动能和重力势能的相互转化时
12、，机械能的总量保持不变。对机械能守恒定律的理解：机械能守恒定律的研究对象一定是系统，至少包括地球在内。通常我们说“小球的机械能守恒”其实一定也就包括地球在内，因为重力势能就是小球和地球所共有的。另外小球动能表达式中的 v，也是相对于地面的速度。既然系统一定含地球，在表达中一般就不再提地球，而是习惯地说成“小球机械能守恒”了。当研究对象只有一个物体时，往往根据是否“只有重力做功”来判定机械能是否守恒；当研究对象由多个物体组成时，往往根据是否“没有摩擦和介质阻力”来判定机械能是否守恒。 （其含义是：在力学问题中，只要没有内能和其它能参与转化，机械能就应该守恒。 ）“只有重力做功”不等于“只受重力作
13、用” 。在该过程中，物体可以受其它力的作用，只要这些力不做功，或所做功的代数和为零，就可以认为是“只有重力做功” 。2机械能守恒定律的各种表达形式 ，即 k=2211 E p+E k=0； E 1+E 2=0； E 增 =E 减用时，需要规定重力势能的参考平面。用时则不必规定重力势能的参考平面，因为重力势能的改变量与参考平面的选取没有关系。尤其是用 E 增 =E 减 ，只要把增加的机械能和减少的机械能都写出来，方程自然就列出来了。3解题步骤确定研究对象和研究过程。判断机械能是否守恒。选定一种表达式，列式求解。4应用举例例 7如图所示，物块和斜面都是光滑的，物块从静止沿斜面下滑过程中，物块机械能是否守恒？系统机械能是否守恒？解：以物块和斜面系统为研究对象，很明显物块下滑过程中系统不受光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址
