(2019)新人教版高中物理必修第二册8-1 功与功率 教师版考试讲义.docx
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1、合格性考试讲义 必修二第八章 机械能守恒定律第一节 功与功率一、功和功的公式1功的定义一个物体受到力的作用,并在力的方向上发生了一段位移,我们就说这个力对物体做了功2做功的因素(1)力;(2)物体在力的方向上发生的位移3功的公式(1)力F与位移l同向时:WFl.(2)力F与位移l有夹角时:WFlcos ,其中F、l、cos 分别表示力的大小、位移的大小、力与位移夹角的余弦(3)各物理量的单位:F的单位是N,l的单位是m,W的单位是Nm,即 J.4对公式WFlcos 的理解(1)某一恒力F对物体做的功,只与F、l、有关,与物体的运动状态及物体是否还受其他作用力等因素无关(2)功是标量,没有方向,
2、但是有正负(3)公式WFlcos 适用于计算恒力做功,若是变力,此公式不再适用二、正功、负功、合力的功1正功和负功的取值W的取值含义W0力F不做功0W0力F对物体做正功W0力F对物体做负功(或说成物体克服力F做功)2恒力做功的求法一个恒力F对物体做功WFlcos 有两种处理方法:(1)W等于力F乘以物体在力F方向上的分位移lcos ,即物体的位移分解为沿F方向上和垂直于F方向上的两个分位移l1和l2,则F做的功WFl1Flcos .(2)W等于力F在位移l方向上的分力Fcos 乘以物体的位移l,即将力F分解为沿l方向上和垂直于l方向上的两个分力F1和F2,则F做的功WF1lFlcos .3.总
3、功的计算(1)方法一:几个力对物体做的总功等于各个力分别对物体所做功的代数和,即W总W1W2W3Wn.(2)方法二:求几个力的总功时,也可以先求这几个力的合力,再应用功的定义式求合力做的功,即为总功W合F合lcos .三、功率1定义:力对物体所做的功W与完成这些功所用时间t的比值2定义式:P.3单位:在国际单位制中,功率的单位是瓦特,简称瓦,用符号W表示4意义:功率是标量,它是表示物体做功快慢的物理量四、功率与速度1功率与速度的关系式:PFv(F与v方向相同)2推导3应用由功率与速度关系式知,汽车、火车等交通工具和各种起重机械,当发动机的功率P一定时,牵引力F与速度v成反比,要增大牵引力,就要
4、减小速度4公式P和PFv的比较PPFv适用条件(1)功率的定义式,适用于任何情况下功率的计算,一般用来求平均功率(2)当时间t0时,可由定义式确定瞬时功率(1)功率的计算式,仅适用于F与v同向的情况,一般用来求瞬时功率(2)当v为平均速度时,所求功率为平均功率联系(1)公式PFv是P的推论(2)功率P的大小与W、t无关5.公式PFv中三个量的制约关系定值各量间的关系应用P一定F与v成反比汽车上坡时,要增大牵引力,应换低速挡减小速度v一定F与P成正比汽车上坡时,要使速度不变,应加大油门,增大输出功率,获得较大牵引力F一定v与P成正比汽车在高速路上,加大油门增大输出功率,可以提高速度5、 机车启动
5、问题 机车启动通常有两种方式,即以恒定功率启动和以恒定加速度启动分析的理论依据是机车功率PFv,水平方向上应用牛顿第二定律,牵引力F与阻力Ff有FFfma,应用这两个公式对运动过程进行分析1两种启动过程对比两种方式以恒定功率启动以恒定加速度启动Pt图和vt图牵引力的变化图像OA段过程分析vFaa不变F不变PFv直到P额Fv1运动性质加速度减小的加速直线运动匀加速直线运动,维持时间t0AB段过程分析FFfa0FfvFa运动性质以vm做匀速直线运动加速度减小的加速直线运动BC段FFfa0Ff,以vm做匀速直线运动2.几个重要关系式(1)无论哪种运行过程,机车的最大速度都等于其匀速运动时的速度,即v
6、max(式中Fmin为最小牵引力,其值等于阻力Ff)(2)机车以恒定加速度启动的运动过程中,匀加速过程结束时,功率最大,速度不是最大,即vvmax.(3)机车以恒定功率运行时,牵引力做的功WPt.(4)PFv中F为机车的牵引力而不是合力【学考演练】1思考判断(正确的打“”,错误的打“”)(1)有力作用在物体上,并且物体也发生了位移时,力对物体一定做了功()(2)力对物体不做功,说明物体的位移一定为零()(3)力F1做功10 J,F2做功15 J,力F1比F2做功少()(4)功率越大表示做的功越多()(5)汽车的功率一定,汽车的速度越大,牵引力就越大()2如图所示,木块A、B叠放在光滑水平面上,
7、A、B之间不光滑,用水平力F拉B,使A、B一起沿光滑水平面加速运动,设A对B的摩擦力为F1,B对A的摩擦力为F2,则以下说法正确的是()AF1对B做负功,F2对A做正功BF1对B做正功,F2对A不做功CF2对A做正功,F1对B不做功DF2对A不做功,F1对A做正功解析:选A以整体受力分析可知F(mAmB)a,可知A、B两物体的加速度向右,隔离物体A,通过受力分析可知,B对A的摩擦力F2向右,而A向右运动,由WFl可知,F2对A做正功,A对B的摩擦力F1向左,故F1对B做负功,故A正确,B、C、D错误3在一次举重比赛中,一名运动员将质量为127.5 kg的杠铃举起历时约2 s,该运动员在举起杠铃
8、运动中的平均功率约为()A几十瓦左右B一千瓦左右C几十千瓦左右 D几百千瓦左右解析:选B设举重运动员将杠铃举高1.7 m,则P1 083.75 W4下列过程中人对物体做了功的是()A小华用力推石头,但没有推动B小明举起杠铃后,在空中停留3秒的过程中C小红提着书包,随电梯一起匀速上升的过程中D小陈将冰壶推出后,冰壶在水平冰面上滑行了5米的过程中解析:选CA、B选项所述过程中,位移都为零,D中冰壶滑行时,不受人的推力,故人对物体不做功,只有C选项所述情景,人对物体做功5如图所示,一个物体放在水平面上,在与竖直方向成角的斜向下的推力F的作用下沿平面移动了距离s,若物体的质量为m,物体与地面之间的摩擦
9、力大小为f,则在此过程中()A摩擦力做的功为fscos B力F做的功为Fscos C力F做的功为Fssin D重力做的功为mgs解析:选C摩擦力做功Wfs,则物体克服摩擦力做功为fs,故A错误;力F做功为Fscos(90)Fssin ,故B错误,C正确;重力与位移相互垂直,故重力不做功,故D错误6如图所示,在光滑的水平面上放着一个质量为10 kg的木箱,拉力F与水平方向成60角,F2 N木箱从静止开始运动,4 s末拉力的瞬时功率为 ()A0.2 WB0.4 WC0.8 W D1.6 W解析:选B木箱的加速度a0.1 m/s2,4 s末的速度vat0.4 m/s,则瞬时功率PFvcos 0.4
10、W,B正确7(2019河北邢台期末)体育课结束后,小聪捡起一楼地面上的篮球并带到四楼教室放下已知篮球的质量为600 g,教室到一楼地面的高度为10 m,则该过程中,小聪对篮球所做的功最接近于()A10 JB60 JC100 JD6 000 J解析:选B.小聪对篮球所做的功最接近于Wmgh0.61010 J60 J,选项B正确8(2019安徽合肥期末)一个人乘电梯从1楼到30楼,在此过程中经历了先加速、再匀速、后减速的运动过程,则电梯支持力对人做功情况是()A始终做正功B加速时做正功,匀速和减速时做负功C加速和匀速时做正功,减速时做负功D加速时做正功,匀速时不做功,减速时做负功解析:选A.在加速
11、、匀速和减速的过程中,支持力的方向始终竖直向上,从1楼到30楼,支持力的方向与运动方向相同,则支持力始终做正功,A正确;B、C、D错误9(2019浙江湖州期末)一物块在水平恒力F作用下沿水平面ABC做直线运动已知AB段光滑,BC段粗糙,且ABBCL.设恒力F在AB、BC段所做的功分别为W1、W2,则()AW10,W2FLBW1FL,W2FLCW1FL,W2FLDW1FL,W2FL解析:选D.根据功的概念可知,WFxcos ,则恒力F在AB、BC段的位移相同,则所做的功相同,均为WFL,选项D正确10(2019湖南永州期末)如图所示,一物体在10 s内沿水平路面向右运动了1 m,在此过程中该物体
12、一直受到一大小为10 N、方向斜向左上方且与水平方向成60的拉力F的作用则在这段时间内拉力F对物体做的功为()A10 JB10 JC5 JD5 J解析:选D.根据恒力做功计算表达式WFLcos ,可得W101cos 120 J5 J,D正确,A、B、C错误11(2019江西南城二中模拟)如图,一光滑大圆环固定在桌面上,环面位于竖直平面内,在大圆环上套着一个小环小环由大圆环的最高点从静止开始下滑,在小环下滑的过程中,大圆环对它的作用力()A一直做负功B一直不做功C始终指向大圆环圆心D始终背离大圆环圆心解析:选B.大圆环是光滑的,则小环和大环之间没有摩擦力;大环对小环的支持力总是垂直于小环的速度方
13、向,所以大环对小环没有做功,故A错误,B正确;小环在运动过程中,在大环的上半部分运动时,大环对小环的支持力背离大环圆心,运动到大环的下半部分时,支持力指向大环的圆心,故C、D错误12(2019浙江杭州高一检测)如图所示,在皮带传送装置中,皮带把物体P匀速带至高处,在此过程中,下列说法正确的是()A摩擦力对物体做正功B摩擦力对物体做负功C支持力对物体做正功D合外力对物体做正功解析:选A.摩擦力方向平行皮带向上,与物体运动方向相同,故摩擦力做正功,A对,B错;支持力始终垂直速度方向,不做功,C错;合力为零,不做功,D错13(2019甘肃酒泉期末)一个人从水深4 m的井中匀速提起50 N的水桶至地面
14、在水平道路上行走12 m,再匀速走下6 m深的地下室,则此人用来提水桶的力所做的功为()A500 JB1 100 JC100 JD100 J解析:选D.人在匀速上提过程中做的功W1FL1GL1504 J200 J,而在人匀速行走时,人对水桶不做功;再匀速走下6 m深的地下室,人提水桶的力做功W2GL2506 J300 J,故人对水桶做的功为W W1 W2200 J300 J100 J,选项D正确14关于功率,下列说法正确的是()A功率是描述力对物体做功多少的物理量B力做功时间越长,力的功率一定越小C力对物体做功越快,力的功率一定越大D力对物体做功越多,力的功率一定越大解析:选C.功率是描述力对
15、物体做功快慢的物理量,做功越快,功率越大,A错误,C正确;力对物体做功时间长,未必做功慢,B错误;力对物体做功多,未必做功快,D错误15从空中以40 m/s的初速度平抛一重为10 N的物体,物体在空中运动3 s落地,不计空气阻力,取g10 m/s2,则物体落地前瞬间,重力的瞬时功率为()A300 WB400 WC500 WD700 W解析:选A.物体落地瞬间vygt30 m/s,所以PGGvy300 W,故A正确16(2019广东佛山期末)为了行驶安全,小车进入城区应适当减速,某小车进入城区前功率恒为P,做匀速直线运动,进入城区后仍沿直线行驶,所受阻力不变,但功率立刻变为,并保持此功率不变下列
16、说法正确的是()A小车做匀速直线运动B小车做匀减速直线运动C小车做先匀速后减速直线运动D小车做先减速后匀速直线运动解析:选D.匀速运动时,牵引力等于阻力,即Ff且功率PFv,当功率减半,速度不突变,则牵引力变为f,小车做减速运动,因为速度减小,功率不变,则牵引力由逐渐增大,直到增大到和摩擦力相等,根据牛顿第二定律可知小车的加速度逐渐减小最后为零,小车先做加速度减小的减速运动后做匀速直线运动,故选项D正确17(2019江苏盐城期末)2018年12月,时速350 km的“复兴号”新型动车组首次公开亮相,如图所示. 设动车运行时受到的阻力与速度成正比. 若动车以速度v匀速行驶,发动机的功率为P. 当
17、动车以速度2v匀速行驶,则发动机的功率为()APB2PC4PD8P解析:选C.由于动车运行时所受的阻力与它的速度成正比,所以动车以速度v水平匀速运行时,受到的阻力的大小为:fkv,此时动车受到的阻力的大小和牵引力的大小相等,即:PFvfvkv2,当动车以速度2v水平匀速运行时,动车受到的阻力的大小为:f2kv2f,所以此时的功率的大小为:Pf2v2f2v4P,选项C正确18(2019吉林白山期末)质量为1 kg的物体做匀变速直线运动,其位移随时间变化的规律为x2tt2(m)t2 s 时,该物体所受合力的功率为()A6 WB8 WC10 WD12 W解析:选D.根据xv0tat22tt2知质点的
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