高三物理复习第五章 机械能守恒——功 功率人教实验版知识精讲.docVIP

高三物理复习第五章 机械能守恒——功 功率人教实验版 【本讲教育信息】 一. 教学内容： 复习第五章 机械能守恒——功 功率 二、重点、难点解析： （一）功 1物体受到力的作用并且在力的方向上发生一段位移，就叫做力对物体做了功．力和在力的方向上发生的位移是做功的两个不可缺少的因素． 2、计算功的一般公式：． 其中F应是恒力，是F与位移S的夹角． 若=90，则F不做功；若≤，F做正功；若≤，F做负功或说成物体克服F做了功． 3功是标量 功的正、负表示是动力对物体做功还是阻力对物体做 当物体受几个力作用时，计算合外力的功有两种方法： 一是先用平行四边形定则求出合外力，再根据计算功． 注意：应是合外力与位移s的夹角． 二是先分别求各外力的功：，……再求各外力功的代数和． 功率 1功率是表示物体做功快慢的物理量．功跟完成这些功所用的时间的比叫做功率． 2公式 （1），这是物体在时间内的平均功率． （2）．若是瞬时速度，则P是瞬时功率；若是平均速度，则P是平均功率．是F与方向间的夹角． 3、发动机铭牌上的额定功率，是指该机正常工作时的最大输出功率，并不是任何时候发动机的功率都等于额定功率．实际输出功率可在零和额定功率之间取值． 发动机的功率即是牵引力的功率，．在功率一定的条件下，发动机产生的力F跟运动速度成反比． 恒力做功的计算 1功的定义式为，可理解为．即功等于力与力方向分位移之积或等于位移方向分力与位移之积． 2功是标量，但有正负之分，其正负号仅表示对动能的贡献，即正功使动能增加，负功使动能减小，也可把负功叙述为“某物体克服该力做功”． 3用定义式只能求恒力做功问题．对于特殊的变力，如正比例变化的力，像弹簧的弹力，可取平均力代替恒力，或物体运动摩擦力只有方向变化时，摩擦力等效为恒力，位移S取路程来处理． 4s为物体对地的位移． 例l如图所示，一人通过滑轮沿与水平方向成角施一恒力F作用在绳的一端，使木块水平向右移动s的距离．在此过程中，恒力F做的功为（ ） A. B. C. D. 解析：方法一：注意恒力功公式中F与s的同一性，s应是F的作用点发生的位移，作用点的位移如图中的BB’。因为等腰三角形，有，所以力F做功为：，所以选B。 方法二：由功能转化关系知：人做功就是人通过绳子对木块做功，消耗的都是人的体能，根据功的标量性，人做的功等效为两段绳子对木块做的功，因而有：。 方法三：人做的功就是滑轮与木块间的细杆对木块做的功，细杆对木块的水平分力为，其对木块做功为。 答案：B 二汽车启动时P、F、三者关系 汽车之类的交通工具靠发动机对外做功，发动机的额定功率认为是其最大输出功率．正常工作时，输出功率范围为0～之间． 1汽车以恒定功率启动 假设汽车在平直的公路上行驶，所受阻力为定值，则汽车的加速度 F可由功率表达式给出为 当汽车刚启动时速度很小，牵引力F很大，只要大于阻力，汽车就向前加速，速度逐渐增大．而速度增加必然使牵引力F减小，同时加速度减小．所以，汽车要以恒定功率行驶，必定做加速度逐渐减小的变加速运动． 此时有= 故汽车行驶的最大速度 用图象可直观地描述这一运动过程，如图所示． 2汽车以恒定加速度启动 要维持汽车的加速度恒定，则牵引力应为恒力，由可得，汽车的输出功率必将越来越大，而输出功率的增大是有限的，其极限为最大功率即额定功率，达到额定功率后只能再以恒定的功率（额定功率）行驶，做加速度逐渐减小的加速运动，直至达到最，以后做匀速运动． 其运动的图象如图所示． 为匀加速运动能达到的最大速度 是汽车所能达到的最大速度。 例2汽车发动机的额定功率为60 kW，汽车的质量为5 t，汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重的，取=10 m／s2．汽车保持额定功率不变从静止启动后，汽车所能达到的最大速度是多大？当汽车的加速度为2m／s2时速度是多大？若汽车从静止开始，保持以5 m／s2的加速度做匀加速直线运动，这一过程能维持多长时间？ 汽车保持恒定功率启动时当时，达到，输出功率图象及速度图象如图。 当时速度最大，此时牵引力最小，其值为 则汽车的最大速度为 设汽车的加速度为时牵引力为 汽车的速度为 答案： 当汽车以恒定加速度匀加速运动时，汽车的牵引力为 汽车匀加速运动时，a不变当时匀加速运动结束，而，速度继续增大，此后汽车以恒定的功率行驶，做加速度逐渐减小的加速运动直至速度最大，输出功率图象及速度图象如下图。 汽车匀加速运动的末速度为 匀加速运动的时间为。 答案：16s 三变力做功的计算 1如力的方向不变，而大小随位移成线性变化，则可