2012高三物理一轮复习（福建专版）课件：5.1功功率.ppt

1、第1讲 功 功率 1定义：力和物体在力的方向上的乘积称为力对物体做的功 2公式：位移 此公式只适用于恒力做功的计算 3力做功的两个必要因素：力和的位移力的方向上 4功是，没有方向，但有正、负之分标量夹角功的正负90力对物体做90力对物体90 力对物体做或物体正功不做功负功克服这个力做了功【提示】1.“正功”表示该力作为动力对物体做功“负功”表示该力作为阻力对物体做功表示“正功”、“负功”的“、”号不表示功的大小题组演练 1定义：功跟完成这些功所用的比值 2物理意义：描述做功的 3公式(1)P，P为时间t内的(2)PFvcos(为F与v的夹角)v为平均速度，则P为 v为瞬时速度，则P为时间快慢平

2、均功率平均功率瞬时功率【提示】2.F为机车的牵引力，并非机车的合外力 4额定功率：机械时输出的功率 5实际功率：机械时输出的功率，要求小于等于正常工作最大实际工作额定功率题组演练 一、判断正负功的方法 1根据力和位移的方向的夹角判断，此法常用于恒力做功的判断 如图所示，光滑水平面上有一光滑斜面b，a由斜面顶端静止滑下，b对a的支持力FN对a物体做负功，因为支持力FN与位移l之间的夹角大于90.2根据力和瞬时速度方向的夹角判断，此法常用于判断质点做曲线运动时变力的功夹角是锐角力做正功，钝角力做负功，直角力不做功 人造地球卫星在椭圆轨道上运行，由右图中的a点运动到b点的过程中，万有引力对卫星做负功

3、，因为万有引力的方向与速度的方向夹角大于90.3根据功能关系或能量转化与守恒定律进行判断若有能量转化，则应有力做功此法常用于判断两个相联系的物体内力做功的情况 车M静止在光滑水平轨道上，球m用细线悬挂在车上，由右图中的位置无初速度地释放，则可判断在球下摆过程中绳的拉力对车做正功因为绳的拉力使车的动能增加了又因为M和m构成的系统的机械能是守恒的，M的机械能增加等于m的机械能减少，所以绳的拉力一定对球m做负功.作用力和反作用力虽然等大反向，但由于其作用在两个物体上，产生的位移效果无必然联系，故作用力和反作用力的功不一定一正一负，大小相等 1如图所示，一物体在水平恒力作用下沿光滑的水平面做曲线运动，

4、当物体从M点运动到N点时，其速度方向恰好改变了90，则物体在M点到N点的运动过程中，水平恒力对物体()A做正功 B做负功 C先做负功后做正功 D先做正功后做负功【解析】物体在vM方向的速度变为零，说明物体受到的力在vM的反方向上也有分力，同时物体受的力在垂直于vM向右的方向上也有分力，所以物体所受恒力的方向与vM的方向成钝角，故力对物体先做负功后做正功故选C.【答案】C 二、机动车辆启动的两种方式过程方式恒定功率启动恒定加速度启动运动规律加速度逐渐减小的变加速直线运动(对应下图中的OA段)以vm匀速直线运动(对应下图中的AB段)以加速度a做匀加速直线运动(对应下图中的OA段)匀加速运动能维持的

5、时间t0加速度逐渐减小的变加速运动(对应图中的AB段)以vm匀速直线运动，对应下图中的BC段过程方式恒定功率启动恒定加速度启动Pt图象vt图象 2(2010年聊城模拟)质量为m的汽车，其发动机的额定功率是P.当它匀速沿倾角的盘山公路(实为斜面)向山顶行驶时，受到的摩擦阻力为车重的k倍那么，该汽车行驶的最大速度vm应是()【答案】C一物体在外力的作用下从静止开始做直线运动，合外力方向不变，大小随时间的变化如右图所示设该物体在t0和2t0时刻相对于出发点的位移分别是x1和x2.速度分别是v1和v2，合外力从开始至t0时刻做的功是W1，从t0至2t0时刻做的功是W2，则()x25x1，v23v1x2

6、9x1，v25v1 x25x1，W28W1v23v1，W29W1 AB CD【答案】A 常见的功的计算方法(1)恒力做功 对恒力作用下物体的运动，力对物体做的功用WFxcos 求解 利用动能定理(2)变力做功 用动能定理WEk或功能关系WE，即用能量的增量等效代换变力所做的功(也可计算恒力功)当变力的功率P一定时，可用WPt求功 将变力做功转化为恒力做功(3)总功的求法 总功等于合外力的功 先求出物体所受各力的合力F合，再根据W总F合xcos 计算总功，但应注意应是合力与位移x的夹角 总功等于各力做功的代数和 分别求出每一个力做的功：W1F1x1cos 1，W2F2x2cos 2，W3F3x3

7、cos 3，再把各个外力的功求代数和，即：W总W1W2W3 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 11：一滑块在水平地面上沿直线滑行，t0时其速度为1 m/s，从此刻开始滑块运动方向上再施加一水平作用力F，力F和滑块的速度v随时间的变化规律分别如下图甲和乙所示设在第1 s内、第2 s内、第3 s内力F对滑块做的功分别为W1、W2、W3，则以下关系正确的是()AW1W2W3BW1W2W3 CW1W3W2DW1W2W3【解析】力F做功等于每段恒力F与该段滑块运动的位移(vt图象中图象与坐标轴围成的面积)，第1 s内，位移为一个小三角形面积S，第2 s内，位移也为一个小三

8、角形面积S，第3 s内，位移为两个小三角形面积2S，故W11S，W23S，W34S，W1W2W3.【答案】B(2009年辽宁、宁夏卷)质量为m的物体静止在光滑水平面上，从t0时刻开始受到水平力的作用力的大小F与时间t的关系如右图所示，力的方向保持不变，则()【答案】D 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(2)平均功率的计算方法 瞬时功率的计算方法 PFvcos，v是t时刻的瞬时速度 21：如图所示，水平传送带正以2 m/s的速度运行，两端水平距离l8 m，把一质量m2 kg的一个物块轻轻放到传送带的A端，物块在传送带的带动下向右运动，若物块与传送带间的动摩擦因数0

9、.1，则把这个物块从A端传送到B端的过程中，不计物块的大小，g取10 m/s2，求：(1)摩擦力做功的平均功率；(2)摩擦力做功的最大功率【解析】物体刚放到传送带上时，由于与传送带有相对运动，物块受向右的滑动摩擦力，物块做加速运动，摩擦力对物块做功，求出物块在摩擦力作用下的位移和运动时间，由P 和PFv分别求出平均功率和最大功率(1)物块受向右的摩擦力为：Ffmg0.1210 N2 N 加速度为 ag0.110 m/s21 m/s2 当物块与传送带相对静止时的位移为：xm2 m.摩擦力做功为：WFfx22 J4 J 相对静止后物块与传送带之间无摩擦力，此后物块匀速运动到B端，物块由A端到B端所

10、用的时间为：则物块在被传送过程中所受摩擦力的平均功率为：(2)当物块在传送带上加速到与传送带速度相同时，摩擦力的功率最大，则PmFfv22 W4 W.【答案】(1)0.8 W(2)4 W “绿色奥运”是2008年北京奥运会的三大理念之一，奥组委决定在各比赛场馆使用新型节能环保电动车在检测某款电动车性能的实验中，质量为8102 kg的电动车由静止开始沿平直公路行驶，达到的最大速度为15 m/s，利用传感器测得此过程中不同时刻电动车的牵引力F与对应的速度v，并描绘出F图象(图中AB、BO均为直线，如下图所示)假设电动车行驶中所受的阻力恒定，求此过程中：(1)电动车的额定功率；(2)电动车由静止开始

11、运动，经过多长时间速度达到2 m/s?【解析】(1)分析图线可知：电动车由静止开始做匀加速直线运动，达到额定功率后，做牵引力逐渐减小的变加速直线运动，达到最大速度后做匀速直线运动 当最大速度vmax15 m/s时，牵引力为Fmin400 N 故恒定阻力FfFmin400 N 额定功率PFminvmax6 kW.(2)匀加速直线运动的末速度v 代入数据解得v3 m/s 匀加速直线运动的加速度FFfma 代入数据解得a2 m/s2 电动车在速度达到3 m/s之前，一直做匀加速直线运动.故所求时间为t 将v2 m/s代入上式解得t1 s.不管对哪种启动方式，机动车的功率均是指牵引力的功率，对启动过程

12、的分析也都是用分段分析法，并且将牛顿第二定律和运动学公式相结合进行综合分析有时也应用动能定理求解 31：右图为修建高层建筑常用的塔式起重机在起重机将质量m5103 kg的重物竖直吊起的过程中，重物由静止开始向上做匀加速直线运动，加速度a0.2 m/s2，当起重机输出功率达到其允许的最大值时，保持该功率直到重物做速度vm1.02 m/s的匀速运动取g10 m/s2，不计额外功求：(1)起重机允许输出的最大功率；(2)重物做匀加速运动所经历的时间和起重机在第2秒末的输出功率【解析】(1)设起重机允许输出的最大功率为P0，重物达到最大速度时，拉力F0等于重力 P0F0vm P0mgvm 代入数据，有

13、：P05.1104 W (2)匀加速运动结束时，起重机达到允许输出的最大功率，设此时重物受到的拉力为F，速度为v1，匀加速运动经历时间为t1，有：P0Fv1 Fmgma v1at1 由，代入数据，得：t15 s t2 s时，重物处于匀加速运动阶段，设此时速度为v2，输出功率为P，则v2at PFv2 由，代入数据，得：P2.04104 W【答案】(1)5.1104 W(2)5 s2.04104 W 1沿着高度相同，坡度不同，粗糙程度也不同的斜面向上拉同一物体到顶端，以下说法中正确的是()A沿坡度小、长度大的斜面上升克服重力做的功多 B沿长度大、粗糙程度大的斜面上升克服重力做的功多 C沿坡度大、

14、粗糙程度大的斜面上升克服重力做的功多 D上述几种情况重力做功同样多【解析】重力做功只与高度有关，与路径无关，因此，题中所述几种情况重力做功同样多【答案】D 2如图所示，物体沿弧形轨道滑下后进入足够长的水平传送带，传送带以图示方向匀速运转，则传送带对物体做功情况可能是()A始终不做功 B先做负功后做正功 C先做正功后不做功 D先做负功后不做功【解析】设传送带速度大小为v1，物体刚滑上传送带时的速度大小为v2.当v1v2时，物体随传送带一起匀速运动，故传送带与物体之间不存在摩擦力，即传送带对物体始终不做功，A正确；当v1v2时，物体相对传送带向右运动，物体受到的滑动摩擦力方向向左，则物体先做匀减速

15、运动直到速度减为v1，再做匀速运动，故传送带对物体先做负功后不做功，D正确；当v1v2时，物体相对传送带向左运动，物体受到的滑动摩擦力方向向右，则物体先做匀加速运动直到速度达到v1，再做匀速运动，故传送带对物体先做正功后不做功，B错误，C正确【答案】ACD 3以初速度v0做平抛运动的物体，重力在第1 s末和第2 s末的功率之比为，重力在第1 s内和第2 s内的平均功率之比为，则()A/3/2B/2/3 C/1/2 D/2【答案】A 42009年国庆，在雄壮的中国人民解放军进行曲中，胡锦涛主席乘国产红旗牌检阅车，穿过天安门城楼，经过金水桥，驶上长安街，检阅了44个精神抖擞、装备精良的地面方队若胡

16、锦涛主席乘坐的国产红旗牌检阅车的额定功率为P，检阅车匀速行进时所受阻力为Ff，在时间t内匀速通过总长为L的44个精神抖擞、装备精良的地面方队，由此可知()A在时间t内检阅车的发动机实际做功为Pt B检阅车匀速行进的速度为 C检阅车匀速行进时地面对车轮的摩擦力为滑动摩擦力 D检阅车的实际功率为【解析】在检阅车检阅时，在水平道路上行进速度很慢，发动机的实际功率一定小于额定功率，在时间t内检阅车的发动机实际做功一定小于Pt，选项A错误；由PFfv计算出的速度为检阅车的最大速度，检阅车匀速行进的速度一定小于，选项B错误；检阅车匀速行进时地面对车轮的摩擦力为静摩擦力，选项C错误；检阅车匀速行进的速度为v

17、，牵引力F等于阻力Ff，检阅车的实际功率为PFv，选项D正确【答案】D 5在2008年四川汶川大地震抗震救灾活动中，为转移被困群众动用了直升飞机设被救人员的质量m80 kg，所用吊绳的拉力最大值Fm1 200 N，所用电动机的最大输出功率为Pm12 kW，为尽快吊起被困群众，操作人员采取的办法是，先让吊绳以最大的拉力工作一段时间，而后电动机又以最大功率工作，被救人员上升h90 m时恰好达到最大速度(g取10 m/s2)，试求：(1)被救人员刚到达机舱时的速度；(2)这一过程所用的时间【解析】(1)第一阶段绳以最大拉力拉着被救人员匀加速上升，当电动机达到最大功率时，功率保持不变，被救人员变加速上升，速度增大，拉力减小，当拉力与重力相等时速度达到最大由PmFTvmmgvm 代入数据解得t25.75 s 所以此过程所用总时间为 tt1t2(25.75)s7.75 s.【答案】(1)15 m/s(2)7.75 s