高考物理一轮复习 第5章 机械能及其守恒定律 第1节 功和功率教案-人教版高三全册物理教案

第5章 机械能及其守恒定律

第1节 功和功率

一、功

1．做功两因素

力和物体在力的方向上发生的位移。

2．公式：W ＝Fl cos α

(1)α是力与位移方向之间的夹角，l 是物体对地的位移。

(2)该公式只适用于恒力做功。

3．功的正负的判断方法

1．定义：功与完成这些功所用时间的比值。

2．物理意义：描述做功的快慢。

3．公式

(1)P ＝W t

，P 为时间t 内的平均功率。 (2)P ＝Fv cos α(α为F 与v 的夹角)。

①v 为平均速度，则P 为平均功率。

②v为瞬时速度，则P为瞬时功率。

4．额定功率与实际功率

(1)额定功率：动力机械长时间正常工作时输出的最大功率。

(2)实际功率：动力机械实际工作时输出的功率，要求小于或等于额定功率。

1．思考辨析(正确的画“√”，错误的画“×”)

(1)只要物体受力的同时又有位移发生，则一定有力对物体做功。

(×)

(2)一个力对物体做了负功，则说明这个力一定阻碍物体的运动。

(√)

(3)滑动摩擦力可能做负功，也可能做正功；静摩擦力对物体一定做负功。(×)

(4)据P＝Fv可知，发动机功率一定时，交通工具的牵引力与运动速度成反比。(√)

(5)汽车上坡的时候，司机必须换挡，其目的是减小速度，得到较大的牵引力。(√)

(6)公式P＝Fv中的F是物体受到的合外力。(×)

2．(人教版必修2P59T1改编)如图所示，力F大小相等，物体运动的位移s也相同，哪种情况F做功最少( )

A B

C D

[答案] D

3．(人教版必修2P 63T 3改编)(多选)关于功率公式P ＝W t

和P ＝Fv 的说法正确的是( )

A ．由P ＝W t

知，只要知道W 和t 就可求出任意时刻的功率 B ．由P ＝Fv 既能求某一时刻的瞬时功率，也可以求平均功率

C ．由P ＝Fv 知，随着汽车速度增大，它的功率也可以无限增大

D ．由P ＝Fv 知，当汽车发动机功率一定时，牵引力与速度成反比

BD [P ＝W t

只适用于求平均功率，P ＝Fv 虽是由前者推导得出，但可以用于求平均功率和瞬时功率，选项A 错误，B 正确；汽车运行时不能长时间超过额定功率，故随着汽车速度的增大，它的功率并不能无限制的增大，选项C 错误；当功率一定时，速度越大，牵引力越小；速度越小，牵引力越大，故牵引力与速度成反比，选项D 正确。]

4．(粤教版必修2P 67T 5)用起重机将质量为m 的物体匀速吊起一段距离，那么作用在物体上的各力做功情况应是下列说法中的哪一种( )

A ．重力做正功，拉力做负功，合力做功为零

B．重力做负功，拉力做正功，合力做正功

C．重力做负功，拉力做正功，合力做功为零

D．重力不做功，拉力做正功，合力做正功

C[物体匀速上升，重力方向与位移方向相反，重力做负功，拉力竖直向上，拉力方向与位移方向相同，拉力做正功，物体做匀速直线运动，处于平衡状态，所受合力为零，则合力做功为零，故A、B、D错误，C正确。]

功的分析与计算[依题组训练] 1．(2019·北京二中月考)下列叙述中正确的是( )

A．一对作用力和反作用力做功之和一定为零

B．静摩擦力一定不做功

C．一对滑动摩擦力所做总功不可能为零

D．一对静摩擦力所做总功可能不为零

C[一对作用力和反作用力可能同时做正功或做负功，也可能一个做功另一个不做功，所以它们做功之和不一定为零，故A错误；静摩擦力同样能对物体做功，例如随水平传送带加速运动的物体所受的静摩擦力对物体做正功，故B错误；一对滑动摩擦力对相互作用的系统做的总功等于滑动摩擦力与相对位移的乘积，不可能为零，故C正确；一对静摩擦力作用的物体间无相对滑动，故位移始终相等，而二力大小相等，方向相反，因而做功之和为零，故D错误。]

2.(多选)如图所示，粗糙的斜面在水平恒力的作用下向左匀速

运动，一物块置于斜面上并与斜面保持相对静止，下列说法中正确的是( )

A．斜面对物块不做功

B．斜面对地面的摩擦力做负功

C．斜面对物块的支持力做正功

D．斜面对物块的摩擦力做负功

ACD[斜面对物块的作用力可以等效为一个力，根据平衡条件，这个力与物块的重力大小相等，方向相反，与位移方向的夹角为90°，所以不做功，选项A正确；地面受到摩擦力作用，但没有位移，所以斜面对地面的摩擦力不做功，选项B错误；斜面对物块的支持力与位移方向的夹角小于90°，做正功，而斜面对物块的摩擦力与位移方向的夹角大于90°，做负功，所以选项C、D正确。]

3.(2019·福建邵武七中期中)如图所示，水平路面上有一辆质量为M的汽车，车厢中有一个质量为m的人正用恒力F向前推车厢，在车以加速度a向前加速行驶距离L的过程中，下列说法正确的是( )

A．人对车的推力F做的功为FL

B．人对车做的功为maL

C．车对人的作用力大小为ma

D．车对人的摩擦力做的功为(F－ma)L

A[根据功的公式可知，人对车的推力做功W＝FL，故A正确；

在水平方向上，由牛顿第二定律可知车对人的作用力为F′＝ma，由牛顿第三定律可知人对车的作用力为－ma，人对车做功为W＝－maL，故B错误；人水平方向受到的合力为ma，竖直方向上车对人还有支持力，故车对人的作用力为N＝ma2＋mg2＝m a2＋g2，故C错误；对人由牛顿第二定律可得f－F＝ma，则f＝ma＋F，车对人的摩擦力做功为W＝fL＝(F＋ma)L，故D错误。] 1．功的正负的判断方法

(1)恒力做功正负的判断：依据力与位移的夹角来判断。

(2)曲线运动中做功正负的判断：依据F与v的方向的夹角α来判断。0°≤α<90°，力对物体做正功；90°<α≤180°，力对物体做负功；α＝90°，力对物体不做功。

2．恒力做功的计算方法

3．合力做功的计算方法

方法一：先求合外力F合，再用W合＝F合l cos α求功。适用于F合为恒力的过程。

方法二：先求各个力做的功W1、W2、W3…，再应用W合＝W1＋W2＋W3…求合外力做的功。

功率的分析与计算[依题组训练] 1．平均功率的计算方法

(1)利用P＝W t 。

(2)利用P＝F·v cos α，其中v为物体运动的平均速度，F