2016-2017學(xué)年人教版必修二-7.3-習(xí)題課：功、功率-學(xué)案

1、第4講習(xí)題課：功、功率目標(biāo)定位1.熟練掌握恒力做功的計(jì)算方法，初步掌握求變力做功的方法.2.知道作用力、反作用力的功及摩擦力做功特點(diǎn)并能熟練分析有關(guān)問(wèn)題.3.理解P和PFv的區(qū)別，并會(huì)運(yùn)用這兩式計(jì)算功率.4.進(jìn)一步掌握機(jī)車兩種啟動(dòng)的過(guò)程分析及有關(guān)計(jì)算一、功1公式：W_(1)該公式只適用于_做功(2)是力與_的夾角，l為物體對(duì)地的位移2功的正負(fù)判斷(1)物體做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，由力F與位移l之間的夾角判斷：當(dāng)時(shí)，力對(duì)物體_；當(dāng)0<時(shí)，力對(duì)物體做_功；當(dāng)<時(shí)，力對(duì)物體做_功(2)物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，由力F與速度v之間的夾角判斷(方法同上)3多個(gè)力的合力做的功(1)先求F合，再根據(jù)WF合

2、3;lcos 計(jì)算，一般適用于整個(gè)過(guò)程中_恒定不變的情況(2)先求各個(gè)力做的功W1、W2Wn，再根據(jù)W總_計(jì)算總功，一般適用于在整個(gè)過(guò)程中某些力分階段作用的情況二、功率1P，P為時(shí)間t內(nèi)的_2PFvcos (為F與v方向的夾角)(1)v為平均速度，則P為_(kāi)功率(2)v為瞬時(shí)速度，則P為_(kāi)功率想一想對(duì)機(jī)車的功率PFv，式中F為機(jī)車的牽引力，還是機(jī)車的合外力？一、功的計(jì)算1公式WFlcos ，其中F為恒力，l是物體相對(duì)地面的位移，功的計(jì)算的流程圖如下：2變力做功的計(jì)算(1)將變力做功轉(zhuǎn)化為恒力做功當(dāng)力的大小不變，而方向始終與運(yùn)動(dòng)方向相同或相反時(shí)，這類力的功等于力和路程的乘積(2)當(dāng)變力做功的功率P

3、一定時(shí)，如機(jī)車恒定功率啟動(dòng)，可用WPt求功例1將一質(zhì)量為m的小球豎直向上拋出，小球上升h后又落回地面，在整個(gè)過(guò)程中受到的空氣阻力大小始終為Ff，則關(guān)于這個(gè)過(guò)程中重力與空氣阻力所做的功，下列說(shuō)法正確的是()A重力做的功為2mgh，空氣阻力做的功為2FfhB重力做的功為0，空氣阻力做的功也為0C重力做的功為0，空氣阻力做的功為2FfhD重力做的功為2mgh，空氣阻力做的功為0二、作用力、反作用力的功及摩擦力功的特點(diǎn)1作用力、反作用力做功的特點(diǎn)：作用力和反作用力雖然等大反向，但由于它們分別作用在兩個(gè)物體上，產(chǎn)生的位移效果無(wú)必然聯(lián)系，故作用力和反作用力的功不一定一正一負(fù)，大小也不一定相等2摩擦力的功(

4、1)不論是靜摩擦力，還是滑動(dòng)摩擦力都可以是動(dòng)力也可以是阻力，也可能與位移方向垂直，所以不論是靜摩擦力，還是滑動(dòng)摩擦力既可以對(duì)物體做正功，也可以對(duì)物體做負(fù)功，還可能不對(duì)物體做功(2)一對(duì)相互作用的靜摩擦力等大反向且物體之間相對(duì)靜止，即兩個(gè)物體的對(duì)地位移相同，所以兩個(gè)相互作用的靜摩擦力做功的總和為零(3)一對(duì)相互作用的滑動(dòng)摩擦力等大反向但物體之間相對(duì)滑動(dòng)，即兩個(gè)物體的對(duì)地位移不相同，所以兩個(gè)相互作用的滑動(dòng)摩擦力做功的總和不為零例2質(zhì)量為M的木板放在光滑水平面上，如圖1所示一個(gè)質(zhì)量為m的滑塊以某一速度沿木板表面從A點(diǎn)滑至B點(diǎn)，在木板上前進(jìn)了l，同時(shí)木板前進(jìn)了x，若滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，求摩擦力

5、對(duì)滑塊、對(duì)木板所做的功各為多少？滑動(dòng)摩擦力對(duì)滑塊、木板做的總功是多少？圖1三、功率的兩個(gè)公式P和PFv的區(qū)別1P只能計(jì)算平均功率，而PFv能計(jì)算平均功率和瞬時(shí)功率2應(yīng)用公式PFv時(shí)需注意(1)F與v方向在同一直線上時(shí)：PFv.(2)F與v方向有一夾角時(shí)：PFvcos .例3質(zhì)量為m的物體靜止在光滑水平面上，從t0時(shí)刻開(kāi)始受到水平力的作用力的大小F與時(shí)間t的關(guān)系如圖2所示，力的方向保持不變，則()圖2A3t0時(shí)刻的瞬時(shí)功率為B3t0時(shí)刻的瞬時(shí)功率為C在t0到3t0這段時(shí)間內(nèi)，水平力的平均功率為D在t0到3t0這段時(shí)間內(nèi)，水平力的平均功率為四、機(jī)車啟動(dòng)問(wèn)題1機(jī)車的輸出功率：PFv，其中F為機(jī)車的牽

6、引力，v為機(jī)車的瞬時(shí)速度2無(wú)論哪種啟動(dòng)過(guò)程，機(jī)車的最大速度都等于其勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度，即vm.3機(jī)車以恒定加速度啟動(dòng)，勻加速過(guò)程結(jié)束時(shí)，功率最大，速度不最大，v<vm.4機(jī)車以恒定功率運(yùn)行時(shí)，牽引力的功WPt.例4一列火車總質(zhì)量m500 t，機(jī)車發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率P6×105 W，在軌道上行駛時(shí)，軌道對(duì)火車的阻力Ff是車重的0.01 倍，g取10 m/s2，求：(1)火車在水平軌道上行駛的最大速度；(2)在水平軌道上，發(fā)動(dòng)機(jī)以額定功率P工作，當(dāng)行駛速度為v11 m/s和v210 m/s時(shí)，火車的瞬時(shí)加速度a1、a2各是多少；(3)在水平軌道上以36 km/h速度勻速行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的

7、實(shí)際功率P；(4)若火車從靜止開(kāi)始，保持0.5 m/s2的加速度做勻加速運(yùn)動(dòng)，這一過(guò)程維持的最長(zhǎng)時(shí)間對(duì)作用力、反作用力的功及摩擦力功的理解1.如圖3所示，B物體在拉力F的作用下向左運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，A、B之間有相互作用的力，則對(duì)力做功的情況，下列說(shuō)法正確的是()圖3AA、B都克服摩擦力做功BAB間彈力對(duì)A、B都不做功C摩擦力對(duì)B做負(fù)功，對(duì)A不做功DAB間彈力對(duì)A不做功，對(duì)B做正功功的計(jì)算2解放前后，機(jī)械化生產(chǎn)水平較低，人們經(jīng)常通過(guò)“驢拉磨”的方式把糧食顆粒加工成粗面來(lái)食用，假設(shè)驢拉磨的力F總是與圓周軌跡的切線共線，運(yùn)動(dòng)的半徑為R，則驢拉磨轉(zhuǎn)動(dòng)一周所做的功為()A0 BFRC2FR D無(wú)法判

8、斷P和PFv的應(yīng)用3質(zhì)量為2 kg的物體做自由落體運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)2 s落地取g10 m/s2.關(guān)于重力做功的功率，下列說(shuō)法正確的是()A下落過(guò)程中重力的平均功率是400 WB下落過(guò)程中重力的平均功率是100 WC落地前的瞬間重力的瞬時(shí)功率是400 WD落地前的瞬間重力的瞬時(shí)功率是200 W機(jī)車啟動(dòng)問(wèn)題4.如圖4所示為一正在施工的塔式起重機(jī)在起重機(jī)將質(zhì)量m5×103 kg的重物豎直吊起的過(guò)程中，重物由靜止開(kāi)始向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度a0.2 m/s2，當(dāng)起重機(jī)輸出功率達(dá)到其允許的最大值時(shí)，保持該功率直到重物做vm1.02 m/s的勻速運(yùn)動(dòng)取g10 m/s2，不計(jì)額外功求：圖4(1)起重

9、機(jī)允許輸出的最大功率；(2)重物做勻加速運(yùn)動(dòng)所經(jīng)歷的時(shí)間和起重機(jī)在第2 s末的輸出功率答案精析第4講習(xí)題課：功、功率預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)一、1.Flcos (1)恒力(2)位移方向2(1)不做功正負(fù)3(1)合力(2)W1W2Wn二、1.平均功率2(1)平均(2)瞬時(shí)想一想F為機(jī)車的牽引力課堂講義例1C重力是恒力，可以用公式WFlcos 直接計(jì)算，由于位移為零，所以重力做的功為零；空氣阻力在整個(gè)過(guò)程中方向發(fā)生了變化，不能直接用公式計(jì)算，可進(jìn)行分段計(jì)算，上升過(guò)程和下降過(guò)程空氣阻力做的功均為Ffh，因此在整個(gè)過(guò)程中空氣阻力做的功為2Ffh.故選項(xiàng)C正確例2mg(lx)mgxmgl解析由題圖可知，木板的位移為lM

10、x時(shí)，滑塊的位移為lmlx，m與M之間的滑動(dòng)摩擦力Ffmg.由公式WFlcos 可得，摩擦力對(duì)滑塊所做的功為Wmmglmcos 180°mg(lx)，負(fù)號(hào)表示做負(fù)功摩擦力對(duì)木板所做的功為WMmglMmgx.這對(duì)滑動(dòng)摩擦力做的總功：WWmWMmg(lx)mgxmgl.例3BD3t0時(shí)速度va1·2t0a2t0·2t0·t03t0時(shí)刻瞬時(shí)功率P3F0·v，故A錯(cuò)，B對(duì)；02t0內(nèi)，力F0做的功W1F0···(2t0)22t03t0內(nèi)位移x2a1·2t0·t0··t2t03t0內(nèi)水

11、平力3F0做的功W23F0x203t0內(nèi)平均功率，故C錯(cuò)，D對(duì)例4(1)12 m/s(2)1.1 m/s20.02 m/s2(3)5×105 W(4)4 s解析(1)火車速度達(dá)到最大時(shí)，牽引力與阻力平衡，即FFfkmg時(shí)火車的加速度為零，速度達(dá)最大vm，則：vm12 m/s.(2)火車恒定功率啟動(dòng)過(guò)程中，火車牽引力的功率保持不變，當(dāng)v<vm時(shí)火車加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)vv11 m/s時(shí)，F(xiàn)16×105 N，根據(jù)牛頓第二定律得：a11.1 m/s2當(dāng)vv210 m/s時(shí)，F(xiàn)26×104 N，據(jù)牛頓第二定律得：a20.02 m/s2.(3)當(dāng)v36 km/h勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，發(fā)

12、動(dòng)機(jī)的實(shí)際功率為：Pkmgv5×105 W.(4)火車勻加速啟動(dòng)過(guò)程，加速度保持不變；勻加速過(guò)程結(jié)束時(shí)，功率最大，速度不最大，即v<vm，此時(shí)FFfma，vat，兩式聯(lián)立可解得t4 s.對(duì)點(diǎn)練習(xí)1BCA、B間的相互作用力Ff1與Ff2、FAB與FBA如圖所示，A沒(méi)有發(fā)生位移，F(xiàn)f2、FBA對(duì)A不做功，B發(fā)生了位移，F(xiàn)f1做負(fù)功，F(xiàn)AB與位移成90°角，不做功，B、C對(duì)，A、D錯(cuò)2C力與運(yùn)動(dòng)方向的切線共線，故WFl1Fl2Fl3F·2R.3C物體2 s下落的高度為hgt220 m，落地的速度為vgt20 m/s，所以下落過(guò)程中重力的平均功率是200 W，落到地面前的瞬間重力的瞬時(shí)功率是Pmgv400 W，選項(xiàng)C正確4(1)5.1×104 W(2)5 s2.04×104 W解析(1)設(shè)起重機(jī)允許輸出的最大功率為P0，重物達(dá)到最大速度時(shí)，拉力F0等于