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(W,t)。
(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(v1,a)AB
段过程分析F＝F阻⇒a＝0
⇒vm＝eq\f(P,F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(P,F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(P,F)<vm＝eq\f(P,F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＝W3 B．W2>W1＝W3
C．W1<W2<W3 D．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150J
B．拉力做功100J
C．摩擦力做功250J
D．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