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2018届高三物理一轮复习教案第四章 第1单元 功和功率

第四章 第 1 单元 功和功率 一、功 1.功:力对空间积累效应,和位移相对应(也和时间相对应) 。功等于力和沿该力方向上 的位移的乘积。求功必须指明是“哪个力” “在哪个过程中”做的 2、功的正负 ①0≦θ ≦90 时, W>0 0 正功 利于物体运动,动力 零功 不做功 负功 阻碍物体运动,阻力 ②、 θ =90 0 0 时, W=0 0 ③、 90 ≦θ ≦180 时 W<0 【例 1】质量为 m 的物体,受水平力 F 的作用,在粗糙的水平面上运动,下列说法中正确 的是(A、C、D ) [注意功是怎样改变能量的] A.如果物体做加速直线运动,F 一定做正功 B.如果物体做减速直线运动,F 一定做负功 C.如果物体做减速直线运动,F 可能做正功 D.如果物体做匀速直线运动,F 一定做正功 3、功是标量 符合代数相加法则,功的正负不具有方向意义,只能反映出该力是有利于物体运 动,还是阻碍物体运动,是动力还是阻力。 4、合力功的计算 ①w 合 = F 合×S COSθ ②w 合 = 各个力的功的代数和 ③用动能定理 W =ΔEk 或功能关系 5、变力做功的计算 ①动能定理 ②用平均值代替公式中的 F。如果力随位移是均匀变化的,则平均值 F = ③F~S 图象中面积=功 ④W = Pt 【例 2】用力将重物竖直提起,先是从静止开始匀加速上升,紧接着匀速上升。如果前后 两过程的运动时间相同,不计空气阻力,则( D ) A.加速过程中拉力做的功比匀速过程中拉力做的功大 F1 ? F2 2 B.匀速过程中拉力做的功比加速过程中拉力做的功大 C.两过程中拉力做的功一样大 D.上述三种情况都有可能 1 1 W1 ? F1 ? s1 ? m( g ? a) ? at 2 ? m( g ? a ) at 2 2 2 解析: ① W2 ? F2 s2 ? mgat2 ② 比较①、②知:当 a>g 时, W1 ? W2 ;当 a=g 时, W1 ? W2 ;当 a<g 时, W1 ? W2 6.一对作用力和反作用力做功的特点 (1)一对作用力和反作用力在同一段时间内,可以都做正功、或者都做负功,或者 一个做正功、一个做负功,或者都不做功。 (2)一对作用力和反作用力在同一段时间内做总功可能为正、可能为负、可能为零。 (3)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。 拓展:作用力和反作用力在同一段时间内的冲量一定大小相等,方向相反,矢量和为零。 7.功的物理含义 关于功不仅要从定义式 W=Fs cos α 进行理解和计算, 还应理解它的物理含义. 功 是能量转化的量度,即:做功的过程是能量的一个转化过程,这个过程做了多少功,就有 多少能量发生了转化.对物体做正功,物体的能量增加.做了多少正功,物体的能量就增 加了多少;对物体做负功,也称物体克服阻力做功,物体的能量减少,做了多少负功,物 体的能量就减少多少.因此功的正、负表示能的转化情况,表示物体是输入了能量还是输 出了能量. 8、区别保守力和非保守力做功的不同:与路径有无关系 二、功率 ——功率是描述做功快慢的物理量。 ⑴功率的定义式: P ? W ,所求出的功率是时间 t 内的平均功率。 t ⑵功率的计算式:P=Fvcosθ,其中θ是力与速度间的夹角。该公式有两种用法:①求 某一时刻的瞬时功率。这时 F 是该时刻的作用力大小,v 取瞬时值,对应的 P 为 F 在该时 刻的瞬时功率;②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。P 的正负取决于 cosθ 的正负, 即功的正负 【例 3】 质量为 0.5kg 的物体从高处自由下落,在下落的前 2s 内重力对物体做的功 是多少?这 2s 内重力对物体做功的平均功率是多少?2s 末,重力对物体做功的即时功率 是多少?(g 取 10m / s ) 2 1 2 1 gt ? ? 10 ? 2 2 ? 20 m, WG ? mgh ? 0.5 ?10? 20 ? 100J , 2 2 W v ? gt ? 10? 2m / s ? 20m / s , ? 50 W, 平均功率 P ? 2s 末速度 t t 解析:前 2s, h ? 2s 末即时功率 P ? mgv t ? 100W。 ⑶重力的功率可表示为 直分速度之积。 ⑷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,但分析时采用的基 PG=mgvy,即重力的瞬时功率等于重力和物体在该时刻的竖 v a f F 本公式都是 P=Fv 和 F-f = ma ①恒定功率的加速。由公式 P=Fv 和 F-f=ma 知,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 vm ? Pm ? Pm 。可见恒定功率的加速一定不是匀加速。这种加速过程发动机做的功只 F f 能用 W=Pt 计算,不能用 W=Fs 计算(因为 F 为变力) 。 ②恒定牵引力的加速。由公式 P=Fv 和 F-f=ma 知,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 Pm,功率不能再增 P P 大了。这时匀加速运动结束,其最大速度为 v m ? ? m ? m ? v m ,此后汽车要想继续加速 F f 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时功率一定不恒定。这种加速 过程发动机做的功只能用 W=F?s 计算,不能用 W=P?t 计算(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 4】质量为 m、额定功率为 P 的汽车在平直公路上行驶。若汽车行驶时所受阻力大小 不变,并以额定功率行驶,汽车最大

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