高中物理 第1章 功和功率整合提升学案 鲁科版必修2

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1、功和功率一、功的计算1．公式W＝Fscosα，s是物体相对地面的位移，F为恒力．流程图如下：2．变力做功的计算(1)将变力做功转化为恒力做功．当力的大小不变，而方向始终与运动方向相同或相反时，这类力的功等于力和路程的乘积．(2)当变力做功的功率P一定时，如机车恒定功率启动，可用W＝Pt求功．(3)图象法：若已知F－s图象，则变力的功可用F－s图象下的面积表示．如图1所示，s轴上方的面积表示力对物体做正功的多少，s轴下方的面积表示力对物体做负功的多少．例1　将一质量为m的小球竖直向上抛出，小球上升h后又落回地面，在整个过程中受

2、到的空气阻力大小始终为f，则关于这个过程中重力与空气阻力所做的功，下列说法正确的是(　　)图1A．重力做的功为2mgh，空气阻力做的功为－2fhB．重力做的功为0，空气阻力做的功也为0C．重力做的功为0，空气阻力做的功为－2fhD．重力做的功为2mgh，空气阻力做的功为0例2　一物体在变力F的作用下沿s轴做直线运动．力F随位移s的变化情况如图2所示，则在0～16m位移内力对物体做的功为(　　)图2A．40JB．80JC．60JD．120J二、功率的两个公式P＝和P＝Fv的区别1．P＝只能计算平均功率，而P＝Fv能计算平均功率

3、和瞬时功率．2．应用公式P＝Fv时需注意(1)F与v方向在同一直线上时：P＝Fv.(2)F与v方向有一夹角α时：P＝Fvcosα.例3　质量为m的物体静止在光滑水平面上，从t＝0时刻开始受到水平力的作用．力的大小F与时间t的关系如图3所示，力的方向保持不变，则(　　)图3A．3t0时刻的瞬时功率为B．3t0时刻的瞬时功率为C．在t＝0到3t0这段时间内，水平力的平均功率为D．在t＝0到3t0这段时间内，水平力的平均功率为三、机车启动问题1．机车的输出功率：P＝Fv，其中F为机车的牵引力，v为机车的瞬时速度．2．无论哪种启动过

4、程，机车的最大速度都等于其匀速运动时的速度，即vm＝＝.3．机车以恒定加速度启动，匀加速过程结束时，功率最大，速度不最大，v＝

5、度匀速行驶时，发动机的实际功率P′；(4)若火车从静止开始，保持0.5m/s2的加速度做匀加速运动，这一过程维持的最长时间．例5　如图4所示为一正在施工的塔式起重机．在起重机将质量m＝5×103kg的重物竖直吊起的过程中，重物由静止开始向上做匀加速直线运动，加速度a＝0.2m/s2，当起重机输出功率达到其允许的最大值时，保持该功率直到重物做vm＝1.02m/s的匀速运动．取g＝10m/s2，不计额外功．求：图4(1)起重机允许输出的最大功率；(2)重物做匀加速运动所经历的时间和起重机在第2s末的输出功率．答案精析章末整合提升

6、分类突破例1　C　[重力是恒力，可以用公式W＝Fscosα直接计算，由于位移为零，所以重力做的功为零；空气阻力在整个过程中方向发生了变化，不能直接用公式计算，可进行分段计算，上升过程和下降过程空气阻力做的功均为－fh，因此在整个过程中空气阻力做的功为－2fh.故选项C正确．]例2　A　[F－s图象与s轴所围面积表示功，而4～8m内做的正功与12～16m内负功的代数和为零，故0～16m内的功W＝10×4J＝40J．]例3　BD　[3t0时速度v＝a1·2t0＋a2t0＝·2t0＋·t0＝3t0时刻瞬时功率P＝3F0·v＝，故A

7、错，B对；0～2t0内，力F0做的功W1＝F0···(2t0)2＝2t0～3t0内位移s2＝a1·2t0·t0＋··t＝＋＝2t0～3t0内水平力3F0做的功W2＝3F0s2＝0～3t0内平均功率＝＝.故C错，D对．]例4　(1)12m/s　(2)1.1m/s2　0.02m/s2(3)5×105W　(4)4s解析　(1)火车速度达到最大时，牵引力与阻力平衡，即F＝f＝0.01mg时火车的加速度为零，速度达最大vm，则：vm＝＝＝＝12m/s.(2)火车恒定功率启动过程中，火车牵引力的功率保持不变，当v

8、v＝v1＝1m/s时，F1＝＝6×105N，根据牛顿第二定律得：a1＝＝1.1m/s2.当v＝v2＝10m/s时，F2＝＝6×104N，据牛顿第二定律得：a2＝＝0.02m/s2.(3)当v＝36km/h匀速运动时，火车实际功率为：P′＝0.01mgv＝5×105W.(4)火车匀加速启动过