第5单元：功和功率.doc

高一物理　第5单元　功和功率 内容黄金组 1.理解功的概念，知道力和物体在力的方向上发生位移是做功的两个不可缺少的因素。 2.知道功的公式W=Fscosθ，会用这个公式进行计算。理解正功和负功的概念，知道在什么情况下力做正功或负功。 3.知道什么是几个力对物体所做的总功，知道几个力对物体所做的总功等于这几个力的合力对物体所做的功。 4．理解功率的概论，能运用功率的公式P＝W/t进行有关的计算。 5．正确理解公式P=Fv的意义，知道什么是瞬时功率，什么是平均功率，并能用来解释现象和进行计算。 要点大揭秘 1.应用公式 W=Fscosα计算时应注意什么？ （1）力F应为恒力。 （2）做功与物体运动形式（不管是匀速或变速）无关，也就是说当F、s及其夹角α确定后，功W就有确定的值。 （3）功仅有大小，没有方向，是一个标量，正功和负功并不表示功的方向，只说明外力对物体做了功还是物体克服外力做了功（取绝对值）。 （4）当物体同时在几个外力作用下运动时，合外力对物体做的总功等于各个力分别对物体所做功之代数和。 （5）应用公式应注意单位，F——N；S——m；W——J。 2.摩擦力一定做负功吗？ 在相当多的问题里，摩擦力都阻碍物体运动，对物体做负功，这就很容易给人一种错觉——摩擦力一定做负功，实际上，摩擦力可以做负功，也可以做正功，也可以不做功，下面按静摩擦力的功和滑动摩擦力的功分述如下： （1）静摩擦力的功： 例如：光滑水平面上放着一辆平板车B，车上放一物体A，用力F拉动车上的物体A，B与A一起以相同的速度前进，且A与B间无相对滑动，则静摩擦力f0对A做负功， f0′对B做正功，如图所示。 又如，放在匀速转动圆盘上随同圆盘M一起转动的物体A，它受的向心力是静摩擦力f0，f0在任一瞬时都与位移方向垂直，所以f0不做功，如图所示。 （2）滑动摩擦力的功： 设光滑水平面上放一质量为M的平板车，一质量为m的物体以速度v1沿平板车表面飞入，当m在车表面滑行距离为L时，平板车前进了S远，这时m与M相对静止。如图所示，求在此过程中滑动摩擦力对m与M做的功。 〔分析〕以m为研究对象，它受的滑动摩擦力f，f对m做的功 W=f（s＋L）cos180°=-f（s十L）。 以M为研究对象，它受的滑动摩擦力为f′（f′为f的反作用力），f’对M做的功W′=f’scos0°=f’·s。 又如图所示，在水平地面上有一质量为m的物体，在力F的作用下发生了位移s，求滑动摩擦力对地球所做的功。 〔分析〕以地球为研究对象，由于Mm，地球发生的位移可以忽略不计，致使m接触的地面上的质点没有位移，所以滑动摩擦力对地球做的功为零。 ③怎样区分平均功率、瞬时功率、额定功率这三个概念？ 功跟完成这个功所用时间的比值，叫做这段时间内的平均功率，即： F＝W/t 当时间t趋于零时，＝Fcosα中的平均速度趋于瞬时速度，这时的功率表示瞬时功率，即P=Fvcosα，当α=0时，P=Fv。 在实际应用中，机械铭牌上标有额定功率，即发动机正常工作时的最大输出功率，用P额表示。 也就是说，在P=Fvcosα中，如果v为平均速度，则P为平均功率；如果v为瞬时速度，则P表示瞬时功率： 值得注意的是：物体做变速运动时，外力做功的瞬时功率是时刻改变的，平均功率也因所取做功时间的不同而不同，物体做匀速运动时，瞬时功率和平均功率相同，两者就不需要加以区别了。 ④如何运用P=Fvcosα？ 此公式的运用有三种情况： （1）当F、α一定时，物体的运动速度越大，功率P也越大。例如汽车、轮船的牵引力一定时，速度越大，单位时间消耗的能量也越多，输出的功率越大。 （2）当v、α一定时，F越大，P越大，例如汽车、轮船的速度一定时，所载货物越多，需要的牵引力越大，单位时间消耗的能量越多，输出的功率也越大。 （3）当P、α一定时，F与v成反比，如汽车在额定功率下行驶，要增大牵引力，则必须降低行驶速度；反之则必须减小牵引力，一般情况下汽车发动机的输出功率P＜P额，这时的速度也小于最大速度Vm，要继续增大行驶速度就要加大油门增大发动机的输出功率，但是当输出功率达到额定功率P额时，行驶速度就达到最大值vm，欲继续再提高最大速度，就得换一个额定功率大的发动机。 需要指出的是有的同学认为：当P一定，当F→0，则有v→∞，或当v→0时，则有F→∞，也就是说，一部额定功率很小的机器，可以获得很大的牵引力，或很高的速度，这是一种纯数学的观点。实际上机械在工作时，需受到机械构造、运行条件等方面的限制，总是存在阻力的，F不可能无限地减小，v也不可能无限地增大，实际的机械都具有一定的额定功率，一定的最大速度和一定的牵引力，这都是在机械制造中设计好了的。 好题解给你 本课预习题 （1）、讨论力F在下列几种情况下做功的多少（　　　　） ①用水平推力F推