《【创新设计】2011届高考物理一轮复习 第5章 第1课时 功、功率课件人教大纲版课件 人教大纲版》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【创新设计】2011届高考物理一轮复习 第5章 第1课时 功、功率课件人教大纲版课件 人教大纲版（41页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、考考 纲纲 要要 求求三三 年年 考考 情情热热 点点 考考 向向考点考点要求要求2007年年2008年年2009年年功、功功、功率率上海物理上海物理(T12选择选择)广广东东物理物理(T4选择选择)宁夏理宁夏理综综(T18选择选择)广广东东物理物理(T17选择选择)海南卷海南卷(T7选择选择)辽辽宁、宁夏卷宁、宁夏卷(T17选择选择)四川卷四川卷(T23计计算算)辽辽宁、宁夏卷宁、宁夏卷(T21选择选择)功和功率的功和功率的计计算算在在2009年高考中年高考中不少省份以不少省份以选择选择题题、计计算算题题的形的形式式进进行考行考查查功功和功率宜与其他和功率宜与其他部分知部分知识结识结合，合，
2、综综合面广，所以合面广，所以功和功率的功和功率的计计算算仍是高考的仍是高考的热热点点.第五章第五章 机械能机械能第第1 1课时课时 功功 功率功率1定义：定义：力和物体在力的方向上力和物体在力的方向上 的乘积称为力对物体做的功的乘积称为力对物体做的功2公式：公式：W .只适用于恒力做功的计算只适用于恒力做功的计算位移位移Fscos3力做功的两个必要因素：力做功的两个必要因素：力和力和 的位移的位移4功是功是 ，没有方向，但有正、负之分，没有方向，但有正、负之分 “正功正功”“负负功功”的物理意的物理意义义是什么？是什么？“正功正功”“负负功功”中的中的“、”号表示功的大小号表示功的大小吗吗？提
3、示：提示：“正功正功”表示该力作为动力对物体做功表示该力作为动力对物体做功“负功负功”表示该力作为阻表示该力作为阻力对物体做功表示力对物体做功表示“正功正功”“”“负功负功”的的“、”号不表示功的大小号不表示功的大小力的方向上力的方向上标量标量1功的计算公式功的计算公式WFscos 应用注意的要点应用注意的要点(1)WFscos 是恒力做功的计算式，对变力做功的计算不适用是恒力做功的计算式，对变力做功的计算不适用因此，每当使用因此，每当使用WFscos 计算功时，要先弄清是恒力做功还是变力做功计算功时，要先弄清是恒力做功还是变力做功(2)恒力做功多少只与恒力做功多少只与F、s及二者夹角余弦有关
4、，而与物体的加速度大小、及二者夹角余弦有关，而与物体的加速度大小、速度大小、运动时间长短等都无关，即与物体的运动性质无关，速度大小、运动时间长短等都无关，即与物体的运动性质无关，同时还与有无其他力做功也无关同时还与有无其他力做功也无关(3)公式公式WFscos 中的中的s是物体相对地面的位移，是物体相对地面的位移，而不是相对于和它接触的物体的位移而不是相对于和它接触的物体的位移2判断某一个力判断某一个力F F对物体是否做功、做正功还是做负功的方法有哪些对物体是否做功、做正功还是做负功的方法有哪些？(1)根据力的方向和位移的方向的夹角根据力的方向和位移的方向的夹角判断功的正负判断功的正负(2)从
5、从能能量量角角度度入入手手，此此法法既既适适用用于于恒恒力力做做功功，也也适适用用于于变变力力做做功功，关关键键应应分分析析清清楚楚能能量量转转化化情情况况，根根据据功功是是能能量量转转化化的的量量度度，若若有有能能量量转转化化，则则必必有有力力对对物物体体做做功功(3)看看力力F与与物物体体运运动动速速度度的的方方向向之之间间的的夹夹角角的的大大小小，若若90，则则力力F不不做做功功；若若90，则则力力F做做正正功功；若若90，则则力力F做做负负功功( (或或者者说说物物体体克克服服力力F做做了了功功) )此法常用于判断曲线运动中力做功的情况此法常用于判断曲线运动中力做功的情况1(2010江
6、江苏苏南南通通测测试试)如如图图511所所示示甲甲、乙乙两两容容器器形形状状不不同同，容容积积却却相相同同，现现有有两两块块完完全全相相同同的的金金属属块块用用细细线线系系着着分分别别浸浸没没入入同同样样深深度度，这这时时两两容容器器水水面相平面相平齐齐如果将金属如果将金属块块匀速提出水面，匀速提出水面，则则下列下列说说法中正确的是法中正确的是()A将金属将金属块块从甲容器中拉出水面的从甲容器中拉出水面的过过程中拉力做功多些程中拉力做功多些B将金属将金属块块从乙容器中拉出水面的从乙容器中拉出水面的过过程中拉力做功多些程中拉力做功多些C将金属将金属块块分分别别从甲、乙两容器中拉出水面的从甲、乙两
7、容器中拉出水面的过过程中拉力做功相同程中拉力做功相同D将金属将金属块块分分别别从甲、乙两容器中拉出水面的从甲、乙两容器中拉出水面的过过程中拉力做功多少无法比程中拉力做功多少无法比较较解解析析：将将两两金金属属块块分分别别从从甲甲、乙乙两两容容器器中中拉拉出出水水面面时时，乙乙容容器器水水面面下下降降的的高高度度大大于于甲甲容容器器水水面面下下降降的的高高度度，可可见见将将金金属属块块从从甲甲容容器器中中拉拉出出水水面面的的位位移移要要大大些些，所所以拉力做功多些，以拉力做功多些，A正确正确答案：答案：A1定义：定义：功跟完成这些功所用功跟完成这些功所用 的比值的比值2物理意义：物理意义：描述做
8、功的描述做功的 3公式公式(1)P ，P为时间为时间t内的内的 (2)PFvcos (为为F与与v的夹角的夹角)v为平均速度，则为平均速度，则P为为 v为瞬时速度，则为瞬时速度，则P为为 平均功率平均功率平均功率平均功率瞬时功率瞬时功率时间时间快慢快慢 对对机机车车的功率的功率PFv式中式中F为为机机车车的的牵牵引力，引力，还还是机是机车车的合外力？的合外力？提示：提示：F为机车的牵引力，并非机车的合外力为机车的牵引力，并非机车的合外力4额定功率：额定功率：机械机械 时输出的时输出的 功率功率5实实际际功功率率：机机械械 时时输输出出的的功功率率要要求求小小于于等等于于 正常工作正常工作最大最
9、大实际工作实际工作额定功率额定功率1对公式对公式PFv的认识的认识此公式适用于力此公式适用于力F方向和速度方向和速度v方向在同一条直线上的情况方向在同一条直线上的情况(1)当当力力F与与速速度度v不不在在一一条条直直线线上上时时，可可以以将将力力F分分解解为为沿沿v方方向向上上的的力力F1和和垂垂直直于于v方方向向上上的的力力F2，由由于于F2不不做做功功，故故力力F的的功功率率与与分分力力F1的的功功率率相相同同，可可得得PF1v.(2)从从PFv可可见见：当当P一定一定时时，要增加，要增加F，必，必须须减小减小v，故汽，故汽车车爬坡爬坡时时，司机常司机常换换低低挡挡降低速度来增大降低速度来
10、增大牵牵引力引力当当F一定一定时时，v增加增加(如匀加速运如匀加速运动动)，则则P也会增加，但也会增加，但这样这样的的过过程是有限度的程是有限度的当当v一定一定时时，P越大越大F就越大如功率越大的起重机可吊起的重物的就越大如功率越大的起重机可吊起的重物的质质量越大量越大2机动车辆启动的两种方式机动车辆启动的两种方式恒定功率启恒定功率启动动恒定加速度启恒定加速度启动动过过程分析程分析阶阶段一：段一：vF a 阶阶段二：段二：FF阻阻a0PF阻阻vm阶阶段一：段一：a 不不变变F不不变变vPFv，直到，直到PP额额Fvm阶阶段二：段二：vF a 阶阶段三：段三：FF阻阻时时a0v达最大达最大值值v
11、m运运动规动规律律加速度逐加速度逐渐渐减小的减小的变变加速直加速直线线运运动动(对应对应下下图图的的OA段段)以以vm匀速直匀速直线线运运动动(对应对应下下图图中的中的AB段段)以加速度以加速度a做匀加速直做匀加速直线线运运动动(对应对应下下图图中的中的OA段段)匀加速运匀加速运动动能能维维持的持的时间时间t0 以以vm匀速直匀速直线线运运动动，对应对应下下图图中的中的BC段段方式方式过程过程Pt图图象象vt图图象象2以以初初速速度度v0做做平平抛抛运运动动的的物物体体，重重力力在在第第1 s末末和和第第2 s末末的的功功率率之之比比为为，重重力在第力在第1 s内和第内和第2 s内的平均功率之
12、比内的平均功率之比为为，则则()A/3/2 B/2/3 C/1/2 D/2解解析析：做做平平抛抛运运动动的的物物体体，在在竖竖直直方方向向上上做做自自由由落落体体运运动动，设设第第1 s末末和和第第2 s末物体在竖直方向上的速度分别为末物体在竖直方向上的速度分别为v1和和v2，在竖直方向的位移分别为，在竖直方向的位移分别为h1和和h2，则则v1g1g，v2g22g，h1 g12 g，h2 g222g所以第所以第1 s末和第末和第2 s末重力的瞬时功率为末重力的瞬时功率为P1mgv1mg2，P2mgv22mg2所以所以P1/P2mg2/(2mg2)第第1 s内和第内和第2 s内重力的平均功率为内
13、重力的平均功率为 所以所以 答案：答案：A【例例1】 一一物物体体在在水水平平面面上上，受受恒恒定定的的水水平平拉拉力力和和摩摩擦擦力力作作用用沿沿直直线线运运动动，已已知知在在第第1秒秒内内合合力力对对物物体体做做的的功功为为45 J，在在第第1 1秒秒末末撤撤去去拉拉力力，其其vt图图象象如如图图512所示，则所示，则()A物体的质量为物体的质量为10 kgB物体与水平面间的动摩擦因数为物体与水平面间的动摩擦因数为0.2C第第1秒内摩擦力对物体做的功为秒内摩擦力对物体做的功为60 JD第第1秒内拉力对物体做的功为秒内拉力对物体做的功为60 J图图512解解析析：由由动动能能定定理理，45
14、Jmv2/2，第第1秒秒末末速速度度v3 m/s，解解出出m10 kg，故故A正正确确；撤撤去去拉拉力力后后加加速速度度的的大大小小a m/s21 m/s2，摩摩擦擦力力fma10 N，又又fmg，解解出出0.1，故故B错错误误；第第1秒秒内内物物体体的的位位移移x1.5 m，第第1秒秒内内摩摩擦擦力力对对物物体体做做的的功功Wfx15 J，故故C错错误误；第第1秒秒内内加加速速度度a1 m/s23 m/s2，设设第第1秒秒内内拉拉力力为为F，则则Ffma1，第第1秒秒内内拉拉力力对对物物体体做做的的功功WFx60 J，故，故D正确正确答案：答案：AD常见的功的计算方法常见的功的计算方法1恒力
15、做功恒力做功(1)对对恒恒力力作作用用下下物物体体的的运运动动，力力对对物物体体做做的的功功用用WFlcos 求求解解该该公公式式可可写写成成WF(lcos )(Fcos )l.即即功功等等于于力力与与力力方方向向上上位位移移的的乘乘积积或或功功等等于于位移与位移方向上力的乘积位移与位移方向上力的乘积(2)利用动能定理利用动能定理2变力做功变力做功(1)用用动动能能定定理理WEk或或功功能能关关系系WE，即即用用能能量量的的增增量量等等效效代代换换变变力力所所做的功做的功( (也可计算恒力功也可计算恒力功) )(2)当变力的功率当变力的功率P一定时，可用一定时，可用WPt求功，如机车恒功率启动
16、时求功，如机车恒功率启动时(3)将变力做功转化为恒力做功将变力做功转化为恒力做功3 总功的求法总功的求法(1)总功等于合外力的功总功等于合外力的功先求出物体所受各力的合力先求出物体所受各力的合力F合合，再根据再根据W总总F合合lcos 计算总功，计算总功，但应注意但应注意应是合力与位移应是合力与位移l的夹角的夹角(2)总功等于各力做功的代数和总功等于各力做功的代数和分别求出每一个力做的功：分别求出每一个力做的功：W1F1l1cos 1，W2F2l2cos 2，W3F3l3cos 3，再把各个外力的功求代数和即再把各个外力的功求代数和即：W总总W1W2W3某一个力是否做功及做功的多少与物体的运动
17、性质及有无其他力做功无关某一个力是否做功及做功的多少与物体的运动性质及有无其他力做功无关11分分别别对对放放在在粗粗糙糙水水平平面面上上的的同同一一物物体体施施一一水水平平拉拉力力和和一一斜斜向向上上的的拉拉力力使使物物体体在在这这两两种种情情况况下下的的加加速速度度相相同同，当当物物体体通通过过相相同同位位移移时时，这这两两种种情况下拉力的功和合力的功的正确关系是情况下拉力的功和合力的功的正确关系是()A拉力的功和合力的功分拉力的功和合力的功分别别相等相等 B拉力的功相等，斜向拉拉力的功相等，斜向拉时时合力的功大合力的功大C合力的功相等，斜向拉合力的功相等，斜向拉时时拉力的功大拉力的功大 D
18、合力的功相等，斜向拉合力的功相等，斜向拉时时拉力的功小拉力的功小解解析析：两两种种情情况况下下加加速速度度相相等等，合合力力相相等等，位位移移相相等等，所所以以合合力力的的功功相相等等，第第一一种种情情况况拉拉力力的的功功W1F1s，第第二二种种情情况况下下拉拉力力的的功功W2F2scos ，由由受受力力分分析析F1f1ma，F2cos f2ma，f1f2，则则F1F2cos ，即即W1W2，即斜向拉时拉力的功小即斜向拉时拉力的功小答案：答案：D【例例2】 如如图图513所所示示，水水平平传传送送带带正正以以2 m/s的的速速度度运运行行，两两端端水水平平距距离离l8 m，把把一一质质量量m2
19、 kg的的一一个个物物块块轻轻轻轻放放到到传传送送带带的的A端端，物物块块在在传传送送带带的的带带动动下下向向右右运运动动，若若物物块块与与传传送送带带间间的的动动摩摩擦擦因因数数0.1，则则把把这这个个物块从物块从A端传送到端传送到B端的过程中，不计物块的大小端的过程中，不计物块的大小，g取取10 m/s2，求求：(1)摩擦力做功的平均功率；摩擦力做功的平均功率；(2)摩擦力做功的最大功率摩擦力做功的最大功率图图5 51 13 3解解析析：物物体体刚刚放放到到传传送送带带上上时时，由由于于与与传传送送带带有有相相对对运运动动，物物块块受受向向右右的的滑滑动动摩摩擦擦力力，物物块块做做加加速速
20、运运动动，摩摩擦擦力力对对物物块块做做功功，求求出出物物块块在在摩摩擦擦力力作作用用下下的的位位移移和和运动时间，由运动时间，由P 和和PFv分别求出平均功率和最大功率分别求出平均功率和最大功率(1)物块受向右的摩擦力为：物块受向右的摩擦力为：fmg0.1210 N2 N加速度为加速度为a g0.110 m/s21 m/s2当物块与传送带相对静止时的位移为：当物块与传送带相对静止时的位移为：s m2 m.摩擦力做功为：摩擦力做功为：Wfs22 J4 J相相对对静静止止后后物物块块与与传传送送带带之之间间无无摩摩擦擦力力，此此后后物物块块匀匀速速运运动动到到B端端，物物块块由由A端端到到B端所用
21、的时间为：端所用的时间为：t 5 s则物块在被传送过程中所受摩擦力的平均功率为：则物块在被传送过程中所受摩擦力的平均功率为： 0.8 W.(2)当当物物块块在在传传送送带带上上加加速速到到与与传传送送带带速速度度相相同同时时，摩摩擦擦力力的的功功率率最最大大，则则Pmfv22 W4 W答案：答案：(1)0.8 W(2)4 W计算功率的基本思路计算功率的基本思路1首先判断待求的功率是瞬时功率还是平均功率首先判断待求的功率是瞬时功率还是平均功率2(1)平均功率的计算方法平均功率的计算方法利用利用 . .利用利用 (2)瞬时功率的计算方法瞬时功率的计算方法PFvcos ，v是是t时刻的瞬时速度时刻的
22、瞬时速度21(2009辽宁、宁夏，辽宁、宁夏，17)质质量量为为m的物体静止在光滑水平面上，从的物体静止在光滑水平面上，从t0时时刻开始受到水平力的作用力的大小刻开始受到水平力的作用力的大小F与与时间时间t的关系如的关系如图图514所示，力的所示，力的方向保持不方向保持不变变，则则()图图514A3t0时时刻的瞬刻的瞬时时功率功率为为B3t0时时刻的瞬刻的瞬时时功率功率为为C在在t0到到3t0这这段段时间时间内，水平力的平均功率内，水平力的平均功率为为D在在t0到到3t0这这段段时间时间内，水平力的平均功率内，水平力的平均功率为为解析：解析：在在02t0时间内，物体的加速度时间内，物体的加速度
23、a1 ，2t0时刻的速度时刻的速度v1a12t0 ，位移，位移s1 ；2t03t0时间内，加速度时间内，加速度a2 ，3t0时刻的速度时刻的速度v2v1a2t0 ，2t03t0时间内的位移时间内的位移s2 ；所以所以3t0时刻的瞬时功率时刻的瞬时功率P3F0v2 ，B对，对，A错；错；3t0内的平均功率内的平均功率 ，D对，对，C错错答案：答案：BD【例例3】 (15分分)汽汽车车发发动动机机的的功功率率为为60 kW，汽汽车车的的质质量量为为4 t，当当它它行行驶驶在在坡坡度度为为0.02(sin 0.02)的的长长直直公公路路上上时时，如如图图515所所示示，所所受受摩摩擦擦阻阻力力为为车
24、车重的重的0.1倍倍(g10 m/s2)，求：，求：(1)汽汽车车所能达到的最大速度所能达到的最大速度vm；(2)若汽若汽车车从静止开始以从静止开始以0.6 m/s2的加速度做匀加速直的加速度做匀加速直线线运运动动，则则此此过过程能程能维维持多持多长时间长时间？图图515解析：解析：(1)汽车在坡路上行驶，所受阻力由两部分构成，即汽车在坡路上行驶，所受阻力由两部分构成，即Ffkmgmgsin 4 000 N800 N4 800 N(3分分)又因为当又因为当 F Ff时，时， P Ffvm，所以，所以 (2分分)vm m/s12.5 m/s.(2分分)(2)汽车从静止开始，以汽车从静止开始，以a
25、0.6 m/s2，匀加速行驶，匀加速行驶，由由Fma，有，有FFfmgsin ma. (2分分)所以所以Fmakmgmgsin 41030.6 N4 800 N7.2103 N (2分分)保持这一牵引力，汽车可达到匀加速行驶的最大速度保持这一牵引力，汽车可达到匀加速行驶的最大速度vm，有，有vm m/s8.33 m/s. (2分分)由运动学规律可以求出匀加速行驶的时间由运动学规律可以求出匀加速行驶的时间t s13.9 s (2分分)当汽当汽车车匀加速行匀加速行驶驶的速度达到最大的速度达到最大值时值时，汽，汽车车做功多少？做功多少？解析：解析：汽车匀加速运动的位移汽车匀加速运动的位移s m57.
26、82 m.由由WFs可求出汽车在匀加速运动阶段行驶时牵引力做功为可求出汽车在匀加速运动阶段行驶时牵引力做功为WFs7.210357.82 J4.16105 J.答案：答案：4.16105 J不管不管对对哪种启哪种启动动方式，机方式，机动车动车的功率均是指的功率均是指牵牵引力的功率，引力的功率，对对启启动过动过程的分析也都是用分段分析法，并且将牛程的分析也都是用分段分析法，并且将牛顿顿第二定律和运第二定律和运动动学公式相学公式相结结合合进进行行综综合分析有合分析有时时也也应应用用动动能定理求解能定理求解31如如图图516所所示示为为牵牵引引力力F和和车车速速倒倒数数1/v的的关关系系图图象象若若
27、一一汽汽车车质质量量为为2103 kg，它它由由静静止止开开始始沿沿平平直直公公路路行行驶驶，且且行行驶驶中中阻阻力力恒恒定定，设设其其中中最最大大车车速速为为30 m/s，则则()A汽汽车车所受阻力所受阻力为为2103 NB汽汽车车在在车车速速为为15 m/s时时，功率，功率为为6104 WC汽汽车车匀加速运匀加速运动动的加速度的加速度为为3 m/s2D汽汽车车匀加速所需匀加速所需时间为时间为5 s解解析析：由由F 图图象象分分析析出出：在在v10 m/s的的过过程程中中，汽汽车车做做匀匀加加速速运运动动，而而速速度度在在1030 m/s的的过过程程中中，F ，可可见见，PFvk功功率率恒恒
28、定定，速速度度v30 m/s时时的牵引力与阻力相等的牵引力与阻力相等由图可知，汽车达到最大速度由图可知，汽车达到最大速度v30 m/s对应的牵引力等于阻力为对应的牵引力等于阻力为2103 N，A正正确；在确；在v10 m/s的过程中，汽车匀加速运动的加速度的过程中，汽车匀加速运动的加速度a m/s22 m/s2，匀加速运动的时间为，匀加速运动的时间为t s5 s，D正确；正确； C错错误误；在在速速度度由由10 m/s增增至至30 m/s的的过过程程中中，F ，可可知知：PFvk，功功率率不不变变，所所以以汽汽车车速速度度为为15 m/s时时的的功功率率与与速速度度为为10 m/s时时的的功功
29、率率相相等等，PFv610310 W6104 W，B正确正确答案：答案：ABD如如图图517所示，木板可所示，木板可绕绕固定水平固定水平轴轴O转动转动木板从水平位置木板从水平位置OA缓缓慢慢转转到到OB位置，木板上的物位置，木板上的物块块始始终终相相对对于木板静止在于木板静止在这这一一过过程中，物程中，物块块的重力的重力势势能增加了能增加了2 J用用FN表示物表示物块块受到的支持力，用受到的支持力，用Ff表示物表示物块块受到的摩擦力在受到的摩擦力在此此过过程中，以下判断正确的是程中，以下判断正确的是()AFN和和Ff对对物物块块都不做功都不做功 BFN对对物物块块做功做功为为2 J，Ff对对物
30、物块块不做功不做功CFN对对物物块块不做功，不做功，Ff对对物物块块做功做功为为2 J DFN和和Ff对对物物块块所做功的代数和所做功的代数和为为0 错解错解1受物块在斜面上运动的思维定式的影响，认为支持力不做功，受物块在斜面上运动的思维定式的影响，认为支持力不做功，摩擦力做功，错选摩擦力做功，错选C.错错解解2对对物物块块受受力力分分析析不不充充分分，认认为为物物块块缓缓慢慢移移动动，FN和和Ff对对物物块块所所做做功功的的代代数和为数和为0，错选错选D.【错解】【错解】解析：解析：由做功的条件可知：只要有力，并且物块沿力的方向有位移，那么由做功的条件可知：只要有力，并且物块沿力的方向有位移
31、，那么该力就对物块做功由受力分析知，支持力该力就对物块做功由受力分析知，支持力FN做正功，但摩擦力做正功，但摩擦力Ff方向始方向始终和速度方向垂直，所以摩擦力不做功由动能定理终和速度方向垂直，所以摩擦力不做功由动能定理WFNmgh0，故，故支持力支持力FN做功为做功为mgh.正确选项正确选项B.【正解】【正解】【反思总结】【反思总结】点击此处进入点击此处进入 作业手册作业手册求力求力对对物体做功物体做功问题问题首先从做功的条件判断力首先从做功的条件判断力对对物体是否做功及做功的物体是否做功及做功的正正负负，一般可以从力和位移的方向关系，一般可以从力和位移的方向关系(恒力做功情况恒力做功情况)或力和速度的方或力和速度的方向关系向关系(变变力做功情况力做功情况)入手入手进进行分析求解行分析求解变变力做功，力做功，动动能定理是最常能定理是最常用的方法用的方法.
