高考物理一轮复习 专题5.1 功 功率教学案-人教版高三全册物理教学案.doc

专题5.1功功率纵观近几年高考试题功和功率的分析和计算一直是高考考查的一个重点。对功率问题尤其是机车牵引力的功率应处理好机车以额定功率起动和以恒定牵引力起动过程中加速度、速度随时间变化的关系特别是对以恒定牵引力起动开始一段时间机车做匀加速直线运动功率增大到额定功率时牵引力将减少速度增加最后机车将做匀速运动。在学习中有必要了解两种情况下对应的图象的区别和联系。一、功1．功的正负的判断方法(1)恒力做功的判断：依据力与位移的夹角来判断。(2)曲线运动中做功的判断：依据F与v的方向夹角α来判断当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。(3)依据能量变化来判断：功是能量转化的量度若有能量转化则必有力对物体做功。此法常用于判断两个相联系的物体之间的相互作用力做功的判断。2．恒力做功的计算方法3．合力做功的计算方法方法一：先求合力F合再用W合＝F合lcosα求功。方法二：先求各个力做的功W1、W2、W3…再应用W合＝W1＋W2＋W3＋…求合力做的功。二、功率的分析与计算1．平均功率的计算(1)利用eq\x\to(P)＝eq\f(Wt)。(2)利用P＝Feq\x\to(v)cosα其中eq\x\to(v)为物体运动的平均速度。2．瞬时功率的计算(1)利用公式P＝Fvcosα其中v为t时刻的瞬时速度。(2)利用公式P＝FvF其中vF为物体的速度v在力F方向上的分速度。(3)利用公式P＝Fvv其中Fv为物体受的外力F在速度v方向上的分力。三、机车启动问题1．两种启动方式的比较两种方式以恒定功率启动以恒定加速度启动P­t图和v­t图OA段过程分析v↑⇒F＝eq\f(P不变v)↓⇒a＝eq\f(F－F阻m)↓a＝eq\f(F－F阻m)不变⇒F不变eq\o(⇒\s\up6(v↑))P＝Fv↑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t0＝eq\f(v1a)AB段过程分析F＝F阻⇒a＝0⇒vm＝eq\f(PF阻)v↑⇒F＝eq\f(P额v)↓⇒a＝eq\f(F－F阻m)↓运动性质以vm匀速直线运动加速度减小的加速运动BC段无F＝F阻⇒a＝0⇒以vm＝eq\f(P额F阻)匀速运动2.三个重要关系式(1)无论哪种启动过程机车的最大速度都等于其匀速运动时的速度即vm＝eq\f(PF阻)。(2)机车以恒定加速度启动时匀加速过程结束后功率最大速度不是最大即v＝eq\f(PF)<vm＝eq\f(PF阻)。(3)机车以恒定功率运行时牵引力做的功W＝Pt由动能定理得Pt－F阻x＝ΔEk此式经常用于求解机车以恒定功率启动过程的位移或速度。高频考点一关于功的理解和计算1．(多选)如图所示重物P放在一长木板OA上将长木板绕O端转过一个小角度的过程中重物P相对于木板始终保持静止。关于木板对重物P的摩擦力和支持力做功的情况是()A．摩擦力对重物不做功B．摩擦力对重物做负功C．支持力对重物不做功D．支持力对重物做正功解析：由做功的条件可知：只要有力并且物体在力的方向上通过位移则力对物体做功。由受力分析可知支持力做正功摩擦力不做功选项A、D正确。答案：AD【变式探究】如下图所示分别用F1、F2、F3将质量为m的物体由静止开始沿同一粗糙水平面以相同的加速度运动相同的距离力F1、F2、F3做功的大小关系为()A．W1＝W2＝W3B．W2>W1＝W3C．W1<W2<W3D．W2<W1＝W3答案：C【方法规律】(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)合外力做的功方法一：先求合外力F合再用W合＝F合lcosα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。【举一反三】质量为2kg的物体置于水平面上在运动方向上受拉力F作用沿水平面做匀变速运动物体运动的速度时间图象如图所示若物体所受摩擦力为10N则在这段运动过程中做功情况正确的是()A．拉力做功150JB．拉力做功100JC．摩擦力做功250JD．物体克服摩擦力做功200J解析：速度时间图象与时间轴围成的面积表示位移大小所以位移为25m加速度为－2m/s2F－Ff＝maF＝6N拉力F做功为W＝Fl＝150JA正确B错误；克服摩擦力做功W′＝Ffl＝250