2011届高考物理第一轮总复习教案031

《2011届高考物理第一轮总复习教案031》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2011届高考物理第一轮总复习教案031（37页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、2011 届高考物理第一轮总复习教案 031第 1 讲 功和功率教学目标理解功和功率的的概念，并会对其进行相关计算重点：对功和功率的理解难点：功和功率的计算知识梳理一、功1 功的概念一个物体受到力的作用，如果在力的方向上发生一段位移，这个力就对物体做了功。2 功的两个不可缺少的要素一是要有作用在物体上的力的作用，二是物体必须在力的方向上有位移。两个条缺一不可，而且必须注意力是在位移方向上的力；位移是力的方向上的位移。如上图中，物体沿水平地面运动时，弹力 N 和重力 g 都存在，经过一段时间后物体也存在位移，但是重力、弹力与物体的位移都垂直，这两个力都不对物体做功。3 功的定义公式 对于此式的理

2、解（1）此式是功的定义式，但是只能用直接求解恒力对物体做的功，变力对物体做的功不能直接用该式计算。 （2）此式中的 S 指的是物体的对地位移，如果给定的位移不是对地的，需要转化为对地位移再计算。 （3）此式中的 指的是物体受到的恒力 F与物体的对地位移 S 正向间的夹角。 （4）做功与物体的运动形式无关，也就是说当 F、S、 确定后，功就有确定的值。 （）功是过程量，是力对空间的积累量。 （6）式中力 F 的单位是 N；位移 S 的单位是，定义的功的单位是焦耳（） 。4 功的正负功是标量，但是功有正负之分。（1）当功的定义式中 时， ，为正值，即力对物体做正功，力是物体运动的动力，使物体的能量

3、增加。（2）当功的定义式中 ， ，=0，表示力对物体不做功，力对物体既不起动力作用，也不起阻力作用，力没有使物体的能量发生变化。（3）当功的定义式中 时， ，为负值，力对物体做负功（或者说物体克服阻力做功） ，力是物体运动的阻力，使物体的能量减少。功的正负既不表示大小，也不表示方向，只表示动力做功还是阻力做功。比较力对物体做功多少时，只看功的大小，不管功的符号。合力功的求法在分析功的问题中，有时常计算物体受到的合外力对物体做的功，由合力与分力的等效替代关系知，合力与分力做功也可以等效替代。一个物体同时受到几个力的作用，发生位移时，合外力做的功可以由两种方法求得（1）由于功是标量，可以分别求出物

4、体受到的各个分离对物体做的功，然后取代数和，即=1+2+3+4+（2）也可以根据平行四边形定则，先求物体受到的合外力，然后再求合外力对物体做的功。6 需要说明的几个问题（1）摩擦力对物体做功的特点摩擦力是物体间存在的阻碍其相对运动或相对运动趋势的力，其方向与相对运动或相对与运动趋势的方向相反。但是，摩擦力的方向却即可以与物体运动的方向相同，也可以相反，还可以垂直，即摩擦力对物体既可以做正功，也可以做负功，还可以做零功。（2）什么情况下力对物体不做功？判断作用在物体上的力对物体是否做功，应抓住两点：一是这个物体是否发生了位移；二是位移是不是沿力的方向或在力的方向上有没有分量。因此，力对物体不做功

5、可能有两种情况：一是位移等于零；二是位移（或速度）与力的方向垂直。例如，一个物体在拉力作用下沿水平地面匀速运动，拉力和摩擦力对物体做功，而重力和地面的支持力由于与物体的运动方向垂直，都不做功。再如，用力推车但是没有推动，车的位移为零，虽然对车施加了力的作用，但是没有对车做功。（3）如何比较力对物体做功的大小功是标量，只有大小，没有方向，但是功有正负。负功既不表示与正功的方向相反，也不表示它的大小比正功小。那么，如何比较力对物体做功的多少呢？我们在比较物体做功的多少时，只需要比较功的数值大小，不考虑符号。但是，功是能量转化的量度，力对物体做正功，物体的能量增加；力对物体做负功，物体的能量减小。如

6、果物体收到的力，既有对物体做正功的、也有对物体做负功的，计算总功时，却需要带着功的符号，正取加，负做差。二、功率1 功率不论是人力直接做功，还是使用牛、马等畜力做功，或者是利用机械做功，人们不仅关注做功的多少，还十分关注做功的快慢。为表征做功的快慢引入功率的概念。（1）定义：功跟完成这些功所用时间 t 的比值，叫做功率。（2）公式： （3）功率是一个标量，只有大小而无方向，其单位为瓦特（） ， 。（4）这个表达式是功的定义式，适用于任何情况下功率的计算。但是，在中学阶段，我们应用该式分析问题时，一般解决一段时间内的平均功率。2 瞬时功率和机车功率把功的定义式 代入功率的定义式可得 ，则功率的计

7、算式 常用于计算物体的瞬时功率。（1）在物体做匀速运动时， 计算得功率与 计算得的功率相同，即平均功率与瞬时功率相同。（2）计算瞬时功率时，式 中的速度 v 应该物体的瞬时速度，若式中的速度 v 为平均功率，该式也可以计算平均功率。（3）在利用公式 计算功率时，速度 v 应该是物体在力的方向上的分量，如果力 F 与速度 v 之间的夹角为 ，则计算公式为 。（4）机车功率的计算公式也为 ，但是 F 指的是机车的牵引力而不是机车受到的合外力。3 额定功率与实际功率额定功率是发动机正常工作时的最大功率，通常都在铭牌上标明。机器工作时，必须受额定功率的限制，这是基本原则。发动机的输出功率（即实际功率）

8、 ，可以小于额定功率，在某些情况下，实际功率也可以大于额定功率，但不允许长时间超过额定功率。4 机动车的起动问题（1）机车以额定功率起动机车以恒定功率起动后，若运动过程受到的阻力 f 不变，由于牵引力 ，随着机车速度 v 增大，F 不断减小。根据牛顿第二定律 知，当速度 v 增大时，加速度 a 减小，其运动情况是做加速度不断减小的加速运动。直到 时，a 减小到零，此后速度不再增大，机车将保持最大速度 做匀速直线运动，其 v-t 图像如图所示。（2）机车以恒定的加速度起动由牛顿第二定律 知，当机车的加速度 a 保持不变时，发动机牵引力 F 恒定，再由 知，F 一定，发动机的实际输出功率 P 随

9、v 的增大而增大，直到输出功率达到额定功率 P0。需要注意的是，当发动机的功率达到额定功率的瞬间，机车的加速度仍为 a，此时的牵引力仍为 。此后，机车的输出功率不再变化，所以机车将做加速度逐渐减小的加速运动，直到加速度减为零，速度达到 为止。所以，机车以恒定的加速度 a 起动时，其匀加速能够达到最大速度为 ，保持加速度不变的时间为 ，其 v-t 图像如图所示对公式 P=Fv 的讨论（1）此公式的意义是：当力 F 与物体运动(瞬时)速度 v 方向一致时，力的实际瞬时功率就等于力 F 和运动速度 v 的乘积，对于机车(汽车、火车等交通工具或动力装置)，牵引力 F 与物体运动速度 v一般方向一致，可

10、用公式 P=Fv 计算实际瞬时功率 (称牵引力的功率、发动机的输出功率)，特别注意：F 为机车的牵引力，并非机车所受的合力。（2）当 P 一定时， F1/v，即做功的力越大，其速度就越小，如：汽车在发动机功率一定时上斜坡，司机用换挡的办法(变速调节装置) 减小速度以获得较大的牵引力满足上坡的需要。（3）当速度 v 保持一定时，PF ，即做功的力越大，它的功率也越大。如：汽车从平路到上坡，若要保持速度不变，必须加大油门(控制燃油混合气体流量多少的装置)，增大发动机功率以得到较大的牵引力。（4）当力 F 一定时， Pv，即速度越大，功率越大。如：起重机吊同一货物以不同的速度匀速上升，牵引力保持不变

11、(大小等于物重)，起吊的速度越大，起重机的输出功率就越大。题型讲解1 功（1）小物块位于光滑斜面上，斜面位于光滑的水平地面上，如图所示，从地面上看，在小物体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。不垂直于接触面，做功为零 D 不垂直于接触面，做功不为零。【解析】对物块受力分析，它所受斜面的作用力为弹力，故其方向垂直于接触面，斜向上，如图所示。由于水平地面光滑，小物块沿斜面下滑的过程中，斜面要向右滑动，即从地面上看，物块 A 的位移不与斜面平行，即斜面对小物块的作用力不与物块对地位移垂直，因而做功不为零。【答案】B（2）如图所示，质量为

12、的物体沿倾角为 的粗糙斜面下滑了一段距离 S，物体与斜面间的动摩擦因数为 ，试求物体所受各力在下滑过程中对物体所做的功，及这些力所做的总功。【解析】对物体受力分析可知，物体受竖直向下的重力 G，垂直于斜面向上的支持力 N，沿斜面向上的滑动摩擦力 f，在垂直于斜面方向上物体受到的合外力为零，可得由滑动摩擦定律可得 根据功的定义可得，重力对物体做的功为 斜面支持力对物体做的功为 滑动摩擦力对物体做的功为 所以合外力对物体做的总功为 【答案】 、 、 、 2 功率（1）人的心脏每跳一次大约输送 的血液，正常人血压（可看作心脏压送血液的压强）的平均值约为 ，心跳约每分钟 70 次，据此估测心脏工作的平

13、均功率。【解析】人的心脏每跳一次输送的血液看作长为 L，截面积为 S的液柱，则心脏每跳动一次，需做功 心跳每分钟 70 次，则心脏做功的平均功率为点评：这类题目联系具体的生活实例，而且研究对象不明确，需要学生明确题目涉及到的物理原理，并且能够从生活实例中抽象出我们需要的、简化了的物理模型，再求解题目。有利于提高学生对知识的迁移、运用，以及培养学生分析、综合的能力。（2）如图所示，在自动扶梯以恒定的速度 v 运转时，第一次有一个人站在扶梯上相对扶梯静止不动，扶梯载他上楼的过程中对他做功1，电机带动扶梯做功的功率为 P1，第二次这个人在运动的扶梯上又以相对扶梯的速度 同时匀速向上走，则这次扶梯对该

14、人做功为 2，电机带动扶梯做功的功率为 P2，以下说法中正确的是：A12 ，P1=P21=2，P1P2 D1=2，P1=P2【解析】在扶梯上，人相对于扶梯静止不动和人相对于扶梯匀速向上运动，相对于地面说，人都做匀速直线运动，两次人均出于平衡状态，两次人的受力情况相同。即扶梯对人的支持力与人的重力大小相等。又因为两种情况下，扶梯的速度大小不变，所以由 可得，两种情况下，电动机带动扶梯的功率相等，即 P1=P2。第二种情况中，人上楼的时间要比第一次上楼的时间段（人的对地位移相等） ，又由于电动机的输出功率不变，所以由 由得，第二次扶梯对人做的功比第一次做的功少，即 12。所以本题的正确答案为 B。

15、【答案】B3 机车问题电动机通过一绳子吊起质量为 8 g 的物体，绳的拉力不能超过 120 N，电动机的功率不能超过 1200 ，要将此物体由静止起用最快的方式吊高 90 （已知此物体在被吊高接近 90 时，已开始以最大速度匀速上升）所需时间为多少？【解析】此题可以用机车起动类问题的思路，即将物体吊高分为两个过程处理：第一过程是以绳所能承受的最大拉力拉物体，使物体以最大加速度匀加速上升，第一个过程结束时，电动机刚达到最大功率第二个过程是电动机一直以最大功率拉物体，拉力逐渐减小，当拉力等于重力时，物体开始匀速上升在匀加速运动过程中加速度为a= /s2= /s2，末速度 Vt= =10 /s 上升

16、的时间 t1= s=2 s，上升高度为 h= =10 在功率恒定的过程中，最后匀速运动的速率为V= =1 /s外力对物体做的总功=Pt2-gh2,动能变化量为E= V2- Vt2由动能定理得 Pt2-gh2= V2- Vt2代入数据后解得 t2=7 s，所以 t=t1+t2=77 s 所需时间至少为 77 s点评：机车运动的最大加速度是由机车的最大牵引力决定的，而最大牵引力是由牵引物的强度决定的。弄清了这一点，利用牛顿第二定律就很容易求出机车运动的最大匀加速度。第 16 讲 动能定理教学目标1 理解动能的概念，会用动能的定义式进行计算。2 知道动能定理的适用条，知道动能定理解题的步骤。3 会用动能定理解决有关的力学问题。知道用动能定理处理问题的优点。重点：动能定理的应用 难点：用动能定理解决力学问题知识梳理一、动能1 定义：物体由于运动而具有的能量叫做动能，用符号 表示。2 公式：动能的大小 。3 动能是一个标量，只有大小没有方向，其单位为