高三物理功和功率知识精讲.rar

用心爱心专心高三物理功和功率【本讲主要内容】功和功率什么是功？如何计算功的大小？力对物体做功应注意哪些问题？什么是功率？如何计算功率？应注意的问题？【知识掌握】【知识点精析】在具体讲解功和功率内容之前，应要求学生对本章内容全面把握。本章知识在高考中共有五个考点，一个A级要求的内容（弹性势能），四个B级要求的内容（①功和功率；②动能，动能定理，③重力势能，重力做功与重力势能改变的关系；④机械能守恒定律。）本章学习功和能的概念，以及做功和能量变化之间的规律，即动能定理和机械能守恒定律。功和能是两个重要概念，它在力学及至整个物理学中都占有重要地位，循序渐进地理解功和能的概念以及功能关系，是学习本章的基本线索。下面我们首先来复习功和功率的概念。（一）功1.功的定义：一个物体受到力的作用，如果在力的方向上发生一段位移，我们就说这个力对物体做了功。功是能量改变的量度。2.公式：3.单位：焦耳（J）1焦耳=1牛·米，即1J=1N/m4.功是标量关于功应该注意以下几点：①做功的两个要素：有力作用在物体上，物体在力的方向上发生位移，因此说到做功必须明确是哪个力做功。明确在下列几种情况下力不做功：a.（举例：匀速运动物体），b.（举例：静止物体受推力作用），c.F⊥S（力与位移方向垂直）（举例：平直的路上匀速担水）。②公式：公式中F为恒力；α为力F的方向与位移S的方向之间的夹角；位移S为受力质点的位移，若受力物体不能看成质点时，可将力F作用的那一点看成是质点，变力做功，在中学物理中常从做功的效果——能量的变化入手来分析（后面将会讲到）。③功的正负：功是标量但有正负，当时，力对物体做正功；时，力对物体做负功（物体克服某力做功，取正值）。④做功过程总是伴随着能量的转化，从这点上讲，“功是能量转化的量度”。而“功转化为能量”，“做功产生热量”等说法都是不完备的。⑤功具有相对性，一般取地面为参考系，即质点的位移一般指相对地面的位移。⑥摩擦力做的功，无论是静摩擦力，还是滑动摩擦力都可以做正功、负功，还可以不做功，一对摩擦力做功的代数和为零；一对滑动摩擦力做功的代数和可以用摩擦力f相互作用的物体间的相对位移d的乘积（fd）来计算。（如何推导见后面习题有介绍）这部分功，用来度量机械能向非机械能的转化。（二）功率物理意义：反映做功快慢的物理量。定义：功和完成这些功所用的时间的比值叫功率。公式：定义式：导出式：P=Fv单位：瓦特（W）1瓦=1焦耳/秒1W=1J/s注意：①是t时间内的平均功率，对P=Fv，当v为平均速度时P为平均功率，当v为即时速度时，P为瞬时功率，使用P=Fv时，F与v应在同一直线上，对于机车其中F是牵引力（它不是阻力或合外力）。当P恒定时Fv恒定。②发动机的功率：额定功率P0，发动机正常工作时的最大功率；实际功率P，发动机在实际工作时的输出功率（也叫牵引力的功率），当F牵不变时，实际功率P与速度v成正比，当P牵不变时，F牵与速度成反比；在牵引力与机械所受的阻力相等时，其速度最大，在任何情况都满足P牵≤P0。【解题方法指导】例1.质量为m的物体放在光滑的水平面上，绳经滑轮与水平方向成α角，大小为F的力作用下，如图所示，求使物体前进位移为S的过程中对物体做的功。（力F的方向保持不变）。分析：本题要求物体前进S的过程中力对物体做的功实际有两个力，一个是拉力F，另一个是水平绳的拉力大小也为F，应当分别求各力的功，再求代数和。解：水平绳上拉力F对物体做功W1=FS斜向上拉力F对物体做功为所以对物体做的总功为例2.如图所示，B为光滑、轻质定滑轮，一轻绳跨过定滑轮，一端与质量为M=20kg的物体相连，另一端A受到站在水平面上的人的拉力作用，使物体匀速上升一段距离。开始时绳与水平方向成53°，当力作用一段时间后，绳与水平方向成37°角，定滑轮上端距人手的高度h=6m，在这一过程中，人的拉力F做功多少？分析：人的拉力作用于绳的末端A，力的大小不变但方向时刻在变，不能直接用W=FS求F做的功。由题目的条件（轻绳、光滑、轻质定滑轮）知，F做的功与绳对物体做的功相等，注意到物体匀速上升及图中的几何条件可以方便的解决。解：人从P运动到Q滑轮右侧绳子增加的长度为：拉力大小为F=Mg（因为匀速上升）所以人的拉力做功说明：1.通过灵活选择研究对象，可以用恒力的功来间接表述变力的功。本题的易错点是将人的位移看做是物体上升的高度。2.，适用于恒力做功，特殊情况可化变力做功为恒力做功处理，例如，若变力F保持与速度v在同一条直线上，可把往复运动或曲线运动的路线拉直考虑，象空气阻力的功等于力和路程的积（不是位移）。又如图所示，某个力F作用于半径R的转盘的边缘上，力F的大小保持不变，但方向保持任何时刻均与作用点的切线一致，则转动一周这个力F做的总功为。例3.一列车的质量是，在平直的轨道上