2020高考物理大一轮复习 第13讲 功 功率学案（无答案）新人教版（通用） 10页

第13讲　功　功率 ‎ 一、功 ‎1.力做功的两个要素:力和物体在　　　　发生的位移.‎ ‎2.定义式:W=　　　　,仅适用于　　　　做功,功的单位为　　　　,功是　　　　量.‎ ‎3.物理意义:功是　　　　转化的量度.‎ 二、功率 ‎1.定义:力对物体做的功与所用　　　　的比值.‎ ‎2.物理意义:功率是描述力对物体做功　　　　的物理量.‎ ‎3.公式:‎ ‎(1)P=Wt,P为时间t内的　　　　功率.‎ ‎(2)P=Fvcosα(α为F与v的夹角):‎ ‎①v为平均速度时,则P为　　　　;②v为瞬时速度时,则P为　　　　.‎ ‎4.发动机功率:P=　　　　.(通常不考虑力与速度夹角).‎ ‎【辨别明理】‎ ‎(1)运动员起跳离地之前,地面对运动员做正功. (　　)‎ ‎(2)作用力做正功时,其反作用力一定做负功. (　　)‎ ‎(3)静摩擦力不可能对物体做功. (　　)‎ ‎(4)相互垂直的两个力分别对物体做功为4J和3J,则这两个力的合力做功为5J. (　　)‎ ‎(5)机车发动机的功率P=Fv,F为牵引力,并非机车所受的合力. (　　)‎ ‎(6)汽车上坡时换成低挡位,其目的是减小速度以便获得较大的牵引力. (　　)‎ 考点一　功的正负的判断和计算 考向一　功的正负的判断 ‎(1)恒力做功的判断:若物体做直线运动,则依据力与位移的夹角来判断.‎ ‎(2)曲线运动中功的判断:若物体做曲线运动,则依据F与v的夹角来判断.当0≤α<90°时,力对物体做正功;当90°<α≤180°时,力对物体做负功;当α=90°时,力对物体不做功.‎ ‎(3)依据能量变化来判断:根据功是能量转化的量度,若有能量转化,则一定有力对物体做功.此法常用于两个相联系的物体之间的相互作用力做功的判断.‎ 例1(多选)分析下列三种情况下各力做功的情况:①如图13-1甲所示,光滑水平面上有一光滑斜面体b,物块a从斜面顶端由静止开始下滑过程;②人造地球卫星在椭圆轨道上运行,由图乙中的a点运动到b点的过程;③小车M静止在光滑水平轨道上,球m用细线悬挂在车上,由图丙中的位置无初速度释放,小球下摆过程.下列说法中正确的是 (　　)‎ 图13-1‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ A.物块a下滑过程中斜面对物块不做功 B.万有引力对卫星做正功 C.细线的拉力对小车做正功 D.细线的拉力对小球做负功 变式题[人教版必修2改编]如图13-2所示,光滑水平地面上有质量分别为m1和m2的两个物体,m1W2 B.W1W2‎ B.W1P‎4‎>‎P‎3‎ 变式题我国科学家正在研制航母舰载机使用的电磁弹射器.舰载机总质量为3.0×104kg,设起飞过程中发动机的推力恒为1.0×105N,弹射器有效作用长度为100m,推力恒定,要求舰载机在水平弹射结束时速度大小达到80m/s.弹射过程中舰载机所受总推力为弹射器和发动机推力之和,假设所受阻力为总推力的20%,则下列说法错误的是 (　　)‎ A.弹射器的推力大小为1.1×106N B.弹射器对舰载机所做的功为1.1×108J C.弹射器对舰载机做功的平均功率为8.8×107W D.舰载机在弹射过程中的加速度大小为32m/s2‎ ‎■要点总结 计算功率的基本思路:(1)首先要弄清楚计算的是平均功率还是瞬时功率.(2)平均功率与一段时间(或过程)相对应,计算时应明确是哪个力在哪段时间(或过程)内做功的平均功率.(3)瞬时功率计算时应明确是哪个力在哪个时刻(或状态)的功率,求解瞬时功率时,如果F与v不同向,可用力F乘力F方向的分速度或速度v乘速度v方向的分力求解.‎ 考点四　机车启动问题 启动方式 恒定功率启动 恒定加速度启动 P-t图和v-t图 OA段 过程 分析 v↑⇒F=P额v↓⇒‎ a=F-fm↓‎ a=F-fm不变⇒F不变,v↑⇒P=Fv达到最大⇒P=P额=Fv1‎ 运动 性质 加速度减小的 加速运动 匀加速直线运动,维持时间t0=v‎1‎a=‎P额‎(f+ma)a AB段 过程分析 F=f⇒a=0⇒vm=‎P额f v↑⇒F=P额v↓⇒a=F-fm↓‎ 运动性质 速度vm=P额f的匀速直线运动 加速度减小的加速运动 BC段 过程分析 F=f⇒a=0⇒vm=‎P额f 运动性质 速度vm=P额f的匀速直线运动 转折点 在转折点A,‎ 在转折点A,功率达到额定功率,‎ 牵引力与阻力大小相等,加速度为零,速度达到最大,为vm=‎P额f 匀加速运动结束,此时v1=P额f+ma;在转折点B,速度达到最大,为vm=‎P额f 图13-9‎ 例8如图13-9所示是某中学科技小组制作的利用太阳能驱动小车的装置.太阳光照射到小车上方的光电板,光电板中产生的电流经电动机带动小车前进.若小车在平直的水泥路上从静止开始加速行驶,经过时间t前进距离s,速度达到最大值vm,设这一过程中电动机的功率恒为P,小车所受阻力恒为f,则 (　　)‎ A.小车先匀加速运动,达到最大速度后开始匀速运动 B.这段时间内电动机所做的功为Pt C.这段时间内电动机所做的功为‎1‎‎2‎mvm‎2‎ D.这段时间内电动机所做的功为‎1‎‎2‎mvm‎2‎-fs 图13-10‎ 变式题如图13-10所示为汽车在水平路面上启动过程中的v-t图像,Oa为过原点的倾斜直线,ab段表示以额定功率行驶时的加速阶段,bc段是与ab段相切的水平直线,下列说法正确的是 (　　)‎ A.0~t1时间内汽车以恒定功率做匀加速运动 B.t1~t2时间内的平均速度为v‎1‎‎+‎v‎2‎‎2‎ C.t1~t2时间内汽车牵引力做功等于‎1‎‎2‎mv‎2‎‎2‎-‎1‎‎2‎mv‎1‎‎2‎ D.在全过程中t1时刻的牵引力及其功率都是最大值 ‎■建模点拨 ‎(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=Pf.‎ ‎(2)机车以恒定加速度启动时,匀加速过程结束时功率达到最大,但速度不是最大,即v1=PF