高考调研2014届高考物理一轮课件：51功、功率

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二、功率的计算 规律方法
1．首先明确要计算哪个力的功率以及要求的是瞬时功率还 是平均功率(一段位移或一段时间内的功率就是平均功率)．
2．平均功率的计算：由 P＝Wt 计算出的一定是在 t 时间内 的平均功率，也可由 P＝Fvcos α 求平均功率，但 v 必须是平均 速度(一般多用于匀变速直线运动中求平均功率)．
(2)做正功表示该力为动力，使物体的动能增加，做负功表 示该力为阻力，使物体的动能减少．
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二、功率 1．定义：功跟完成这些功所用⑪________的比值．
2．功率的物理意义：描述力对物体⑫________. 3．公式 (1)P＝⑬________，W 为时间 t 内的⑭________.
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例 1 质量为 m 的物体静止在倾角为 θ 的斜面上，用水平 推力 F 使斜面体向左水平匀速移动距离 l，物体与斜面始终保 持相对静止，如图所示．求：
(1)m 所受各力对它做的功各是多少？ (2)合力对物体做的功又是多少？
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【解析】 因物体 m 受到重力 mg、摩擦力 Fμ 和支持力 FN 的作用，如右图所示．m 有沿斜面下滑的趋势，Fμ 为静摩擦 力，位移 s 的方向与速度 v 的方向相同，据物体的平衡条件有 Fμ＝mgsinθ，FN＝mgcosθ.由功的计算公式 W＝Fscosα，
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4．正功和负功的判断 (1)若物体做直线运动，由力和位移夹角来判断较方便． (2)若物体做曲线运动，利用力和速度的夹角来判断做正 功、做负功．因为此时速度的方向很容易确定(总沿切线方向)， 这种方法对直线运动也适用． 5．总功的计算方法 (1)先求出物体所受的合力，则 W 总＝F 合 lcos α. (2)先求出各个力对物体做的功 W1、W2、W3…然后再求这 些分力功的代数和即为总功 W 总＝W1＋W2＋W3＋…
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5．机动车辆的两种启动方式 (1)恒定功率启动的过程：先做变加速(a 减小)运动，再做 匀速(a＝0)运动，在此过程中，F 牵、v、a 的变化情况是：
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汽车达到最大速度时：F 牵＝F 阻，P＝F 牵 vm＝F 阻 vm， 恒定功率启动的 v-t 图像如图所示．
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③若 v0<v，则摩擦力先使物体加速，后匀速(f＝0)．则对 物体先做正功后不做功．
正确选项为 A、C、D. (2)因 v0>v，故物体在传送带上先减速，后匀速运动．物体 相对地面的位移为 L，且 L>l，则摩擦力对物体做负功为－fL， 选项 A、C 正确． 【答案】 (1)ACD (2)AC
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【解析】 (1)人推车时，推力为 F，人的脚和车厢底板之 间的摩擦力为 f，F 做的功为 WF＝Fs，人对车的作用力是对车 的推力 F 和摩擦力 f 的合力 F 合，人处于平衡状态，故 F 合＝0， 则人对车做的功即 F′合做功也为 0，车对人做的功也等于 0.
(2)车向后加速行驶，F 与 s 方向相反，则人推车的力 F 做 功 WF＝－Fs；人和车向后加速运动，人受的合力向后，车对 人做正功 W 车人＝mas，人对车的合力向前，做负功 W 人车＝－ mas.
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1．功和功率
(Ⅱ)
2．动能和动能定理
(Ⅱ)
3．重力做功与重力势能
(Ⅱ)
4．功能关系、机械能守恒定律及其应用
(Ⅱ)
实验：探究功与速度变化的关系
实验：验证机械能守恒定律
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1．高考命题的两条主线：一是力和运动的关系．二是功能 关系．所以本章内容是高考的最热点内容之一．
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功、功率
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一、功 1．定义：一个物体受到力的作用，并在①________发生一 段②________，则力对物体做了功． 2．做功的两个因素：③________和④________. 3．功的公式：W＝⑤________其中 α 是⑥________方向的 夹角． 【重点提示】 (1)此公式只适用于恒力做功的计算． (2)公式中的 l 是物体相对于地面的位移．
自我校对 ①力的方向 ②位移 ③力 ④力的方向上的位移 ⑤ Flcos α ⑥F 和 l ⑦正功 ⑧负功 ⑨克服力 ⑩不做功 ⑪时间 ⑫做功快慢的物理量 ⑬Wt ⑭力做的功 ⑮Fvcos α ⑯平均功率 ⑰瞬时功率 ⑱正常工作 ⑲最大 ⑳实际
工作 ○21 额定功率
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(2)P＝⑮________，α 为 F 与 v 的夹角． ①若 v 为平均速度，则 P 为⑯________. ②若 v 为瞬时速度，则 P 为⑰________.
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4．额定功率与实际功率 (1)额定功率：机械长时间⑱________而不损坏机械的⑲ ________输出功率． (2)实际功率：机械⑳________时的输出功率，实际功率可
(4)合力对物体做的功等于三个力做功的代数和． W 合＝Wf＋WN＋WG
＝－mglsinθcosθ＋mglsinθcosθ＝0 或先计算出 F 合，然后由 W 合＝F 合·scosθ 计算 W 合．根据题 意物体与斜面一起沿水平方向匀速运动，故 F 合＝0，所以 W 合 ＝0.
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题后反思 (1)计算或判断力做功，要养成注意“三个什么”的好习 惯．即“什么力”对“什么物体”做“什么功”． (2)公式 W＝Flcos α 中的“l”是：①作用点的位移；②相对 于地面的位移．这两点在应用中易导致出错，应特别注意．
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跟踪训练 1 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．A 是弧形轨道 的最低点．
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4．正功和负功 (1)α<90°时，力对物体做⑦________. (2)α>90°时，力对物体做⑧________，或物体⑨________ 做了功(正值)． (3)当 α＝90°时，力对物体⑩________.
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【重点提示】 (1)功的正负不表示功的方向(功是标量，无 方向)，也不表示功的大小．
2．对本章知识的掌握要达到以下要求：要求学生准确掌握 功、平均功率、瞬时功率、动能、重力势能等重要的概念及相 关物理量的判断和计算．准确理解动能定理，机械能守恒定律 的全部内容，熟练掌握它们的运用方法，牢固树立功是能量转 化的量度，能量守恒和能的转化观点．
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3．高考对本章考查的题型较全面，难度从易到难几乎都有， 而且本章内容可以结合牛顿运动定律、曲线运动、电磁学等内 容考查综合性较强、难度较大的题目.
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【解析】 小球由 A 到 B 过程中，细线拉力跟速度垂直， 不做功．重力的瞬时功率大小 P1＝mgvcosθ(θ 是 mg 与速度 v 的夹角)随着 θ 的增大，cosθ 增大，则重力的瞬时功率增大；随 着小球由 A 靠近 B，水平拉力 F 变大而拉力 F 与速度的夹角 α 也变大．只由 P2＝Fvcosα 无法判定 P2 如何变化．由动能定理 P2t－P1t＝0，则 P2＝P1，即时时刻刻 P2 的变化跟 P1 的变化情 况相同，P1 增大，P2 也增大，选项 C 正确．
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位移为零，做功也为零这一结论只对恒力做功适用．应用 时要特别注意公式的成立条件．
2．恒力做功多少只与 F、l 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，同时还与有无其他力做功也无关．
3．公式 W＝Flcosα 中的 l 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．严格讲 l 是力的作用点对地的 位移．
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(1)传送带对物体做功情况可能是
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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
(2)在 A 点物体的速度为 v0，传送带的速度始终为 v，若
v0>v，当物体相对传送带静止时，传送带转过的长度为 l，而物
体距 A 点为 L，则摩擦力 f 对物体做的功为
()
A．大于－fl
B．等于－fl
C．等于－fL
D．等于－f(L－l)
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诱思启导 (1)第(1)问中，物体滑上传送带时的初速度 v0 与传送带的 传送速度 v 大小关系未知，若 v0<v、v0>v 以及 v0＝v 时对物体 摩擦力方向各怎样？各做什么功？最终物体和传送带达到什么 运动状态？ (2)第(2)问中，摩擦力对物体做什么功？物体对地面的位移 是 l 还是 L?
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有 (1)摩擦力 Fμ 对物体做功 Wf＝Fμ·lcos(180°－θ)＝－mglsinθcosθ (2)弹力 FN 对物体做功 WN＝FNlcos(90°－θ)＝mglsinθcosθ (3)重力 G 做功 WG＝mglcos90°＝0
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3．瞬时功率：中学阶段只能由 P＝Fvcosα 求瞬时功率，v 必须是瞬时速度．
4．应用 P＝Fvcosα 计算功率时，必须注意 F 与 v 的夹角， 课本中 P＝Fv 是 F 与 v 在同一直线上，若不在一条直线上应分 解 F 或 v，总之 F 应为 v 方向的力或 v 应为 F 方向的速度．
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例3 (高考题改编)如图所示，细线的一端固定于O点，另
一端系一小球．在水平拉力作用下，小球以恒定速率在竖直平
面内由A点运动到B点．在此过程中，重力的瞬时功率P1和拉
力F的瞬时功率P2的变化情况是
()
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A．P1 变大，P2 变小 B．P1 变小，P2 变大 C．P1、P2 都变大 D．P1、P2 都变小
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(2)匀加速启动的运动过程：要维持机车加速度不变，就要 维持其牵引力不变，机车功率将随 v 增大而增大，当 P 达到额 定功率 P 额后不再增加，即机车就不可能再保持匀加速运动了， 具体变化过程如下所示：
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机车达到最大速度之前经历了两个过程，匀加速直线运动 和变加速直线运动，其 v-t 图像如图所示．
一、对公式 W＝Flcosα 应用中的注意点 规律方法
1．公式 W＝Flcosα 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 W＝Flcosα 计算功时，要先弄清 是恒力做功还是变力做功．
例如：竖直上抛一物体，受到大小不变的空气阻力 f，上 升的最大高度为 h，则从抛出到落回抛出点的整个过程中，阻 力 f 是变力(方向变)，不能只简单地认为位移为零，阻力做的功 就是零．实际上阻力做的功应为－2fh.
例 2 如图所示，水平路面上有一辆质量为 M 的汽车，车 厢中有一质量为 m 的人正用力 F 向前推车厢．
(1)当车匀速向前行驶距离 s 的过程中，若车以加速度 a 向后加速行驶距离 s 的过程中，人推车 的力做了多少功？人对车做了多少功？车对人做了多少功？
以小于或等于○21 ________.
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【重点提示】 (1)机械的实际功率可在零与额定功率之间 变化．由 P＝Fvcos α 可知，功率一定时，牵引力跟运行速度成 反比．
(2)P＝Fvcos α 中的 F 是指机械的牵引力，则 P 是牵引力 的功率，并不是合力的功率．
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【解析】 (1)传送带对物体的作用力为支持力和摩擦力， 支持力方向跟位移方向垂直不做功，只有摩擦力做功．物体滑 上传送带时的初速度 v0 与传送带的速度 v 关系未知，分别讨论 如下：
①若 v0＝v，则物体不受摩擦力 f，则对物体不做功． ②若 v0>v，则物体先做匀减速运动，后与传送带一起匀速 运动，则对物体先做负功后不做功．