第五章 机械能 第一课时 功.doc

第五章 机械能 知识网络： 单元切块： 按照考纲的要求，本章内容可以分成四个单元，即：功和功率；动能、势能、动能定理；机械能守恒定律及其应用；功能关系 动量能量综合。其中重点是对动能定理、机械能守恒定律的理解，能够熟练运用动能定理、机械能守恒定律分析解决力学问题。难点是动量能量综合应用问题。 第1课时　功　功率 一、功 1．做功的两个要素 (1)作用在物体上的力． (2)物体在力的方向上发生的位移． 2．功的计算： 　　（1）按照定义求功。即：W=Fscosθ。 在高中阶段，这种方法只适用于恒力做功。 （2）用动能定理W=ΔEk或功能关系求功。当F为变力时，高中阶段往往考虑用这种方法求功。这里求得的功是该过程中外力对物体做的总功（或者说是合外力做的功）。 3．正负功的判断 (1)α90°，力对物体做正功． (2)α90°，力对物体做负功，或者说物体克服这个力做了功． (3)α＝90°，力对物体不做功． 4．一对作用力和反作用力做功的特点 （1）一对作用力和反作用力在同一段时间内，可以都做正功、或者都做负功，或者一个做正 　　功、一个做负功，或者都不做功。 （2）一对作用力和反作用力在同一段时间内做的总功可能为正、可能为负、也可能为零。 （3）一对互为作用反作用的摩擦力做的总功可能为零（静摩擦力）、可能为负（滑动摩擦力）， 　　但不可能为正。 【例1】一人乘电梯从1楼到20楼，在此过程中经历了先加速，后匀速，再减速的运动过程，则　 　　　电梯支持力对人做功情况是(　　) 　A．加速时做正功，匀速时不做功，减速时做负功 　B．加速时做正功，匀速和减速时做负功 　C．加速和匀速时做正功，减速时做负功 　D．始终做正功 【例2】?关于力对物体做功，以下说法正确的是（ ） A．一对作用力和反作用力在相同时间内做的功一定大小相等，正负相反 B．不论怎样的力对物体做功，都可以用W=Fscosα C．合外力对物体不作功，物体必定做匀速直线运动 D．滑动摩擦力和静摩擦力都可以对物体做正功或负功 【例3】 如图所示，质量为m的小球用长L的细线悬挂而静止在竖直位置。在下列三种情况下，分别用水平拉力F将小球拉到细线与竖直方向成θ角的位置。在此过程中，拉力F做的功各是多少？ ⑴用F缓慢地拉； ⑵F为恒力； ⑶若F为恒力，而且拉到该位置时小球的速度刚好为零。 可供选择的答案有 A. B. C. D. 突破训练1　一质量为m的物体在水平恒力F的作用下沿水平面运动，在t0时刻撤去力F，其v－t图象如图6所示．已知物体与水平面间的动摩擦因数为μ，则下列关于力F的大小和力F做功W的大小关系式正确的是 (　　) 图6 A．F＝μmg B．F＝2μmg C．W＝μmgv0t0 D．W＝μmgv0t0 二、功率 1．定义：功与完成这些功所用时间的比值． 物理意义：描述力对物体做功的快慢． 2．功率的计算 (1)P＝，P为时间t内的平均功率． (2)P＝Fvcos α(α为F与v的夹角) ①v为平均速度，则P为平均功率． ②v为瞬时速度，则P为瞬时功率． 例4　(双)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7所示，力的方向保持不变，则 (　　) 图7 A．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、机车的两种启动方式 1．机车的功率表达式P＝Fv中，P是发动机的实际功率，F是牵引力．若功率P不变，则F 　与v成反比，即v增大，F减小；v减小，F增大． 2．分析机车启动问题的基本公式是： 　　F－F阻＝ma 　　P＝Fv 其中F阻为机车在运动过程中所受的阻力．在不同的运动情景中虽然F阻来源不同，但分析方法和思路是相同的． 3．两种启动方式的比较 方式 过程 恒定功率启动 恒定加速度启动 过程分析 阶段一：v↑?F＝↓?a＝↓ 阶段二：F＝F阻?a＝0?P＝F阻·vm 阶段一：a＝不变?F不变?v↑?P＝F·v↑，直到P＝P额＝F·vm′ 阶段二：vm′↑?F＝↓?a＝↓ 阶段三：F＝F阻时?a＝0?v达最大值vm＝ 运动规律 加速度逐渐减小的变加速直线运动(对应下图中的OA段)?最后以vm做匀速直线运动 以加速度a做匀加速直线运动(对应下图中的OA段)?额定功率下的变加速直线运动(对应AB段)?最后以vm做匀速直线运动 v—t 图象 【例5】 一列火车总质量m＝500 t，机车发动机的额定功率P＝6×105 W，在轨道上行驶时，轨道对列车的阻力Ff是车重的0.01倍，求： (1)火车在水平