高一物理题功和功率知识点与练习题.docVIP

【知识梳理】

一、功?

1．功的概念

(1)如果一个物体受到力的作用，并且在力的方向上发生了位移，物理学中就说这个力对物体做了功。

(2)在物理学中，力和物体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．功的公式

初中物理我们知道，功的计算公式是：W=Fs。如例1所示。这种情况下力F和位移S的方面是在同一个方向上的。而例2这种力F与位移S不在一个方向上，力F对物体所做功将如何计算呢？〔引导学生让学生进行归纳〕

得到：力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小、力和位移的夹角的余弦三者的乘积。

W=Fscosα

在国际单位制中，功的单位是焦耳(J)1J＝1N·m

3．正功、负功〔引导学生分析在α大小不同时，做功情况〕

(1)正功、负功的定义

当0°≤α＜90°时，cosα为正值，W为正值，称为力对物体做正功，或称为力对物体做功。

当α=90°时，cosα=0，W=0，力对物体做零功，即力对物体不做功。

当90°＜α≤180°时，cosα为负值，W为负值，称为力对物体做负功，或说物体克服这个力做功。

(2)正功、负功的物理意义。

①举如下两个事例启发学生思考：

a．一辆手推车上装有很多货物，搬运工推车要用很大的力。向前推一段距离就要休息一会儿，然后有了力气再推车走。

b．如果要你将重物从一楼向六楼上搬，搬运过程中会有什么感觉？

指出做功过程是能量转化过程，做功越多，能量转化得越多，因而功是能量转化的量度。能量是标量，相应功也是标量。

功是描述力在空间位移上累积作用的物理量。功是能量转化的量度，功是标量。

②讨论正功和负功的意义

正功的意义是：力对物体做功向物体提供能量，即受力物体获得了能量。

负功的意义是：物体克服外力做功，向外输出能量(以消耗自身的能量为代价)，即负功表示物体失去了能量。

【例题讲解】

例1如图3所示，ABCD为画在水平地面上的正方形，其边长为a，P为静止于A点的物体。用水平力F沿直线AB拉物体缓慢滑动到B点停下，然后仍用水平力F沿直线BC拉物体滑动到C点停下，接下来仍用水平力F沿直线CD拉物体滑动到D点停下，最后仍用水平力F沿直线DA拉物体滑动到A点停下。假设后三段运动中物体也是缓慢的，求全过程中水平力F对物体所做的功是多少？

W=0？还是：W=4Fa？

例2如图4所示，F1和F2是作用在物体P上的两个水平恒力，大小分别为：F1=3N，F2=4N，在这两个力共同作用下，使物体P由静止开始沿水平面移动5m距离的过程中，它们对物体各做多少功？它们对物体做功的代数和是多少？F1、F2的合力对P做多少功？

【知识梳理】

二、功率?

1．功率

根据很容易分析出哪个力做功快。引出功率：

功率：是描述做功快慢的物理量。

功和完成这些功所用的时间之比，叫做功率。如果用W表示功，t

上式即为功率的定义式，然后说明P的单位，W用J、t用s作单位，P的单位为J/s，称为瓦特，符号为W。功率是标量。

功率的大小与单位时间内力所做的功为等值。

功率理解为是描述做功过程中能量转化快慢的物理量。

2．平均功率与瞬时功率

指出即使是同一个力对物体做功，在不同时间内做功的功率也可能是有变化的。因而，用P＝W/t求得的功率只能反映t时间内做功的快慢，只具有平均的意义。

(1)平均功率

(2)瞬时功率

为了比拟细致地表示出每时每刻的做功快慢，引入了瞬时功率的概念，即瞬时功率是表示某个瞬时做功快慢的物理量。

P＝F·V此为瞬时功率计算公式比拟：P＝F·和P＝F·V区别

3、额定功率和实际功率

额定功率就是机械正常条件下长时间工作的最大功率。

实际功率就是机械实际运行时的功率。

讨论：

①如果作用于物体上的力F为恒力，且物体以速度v匀速运动，那么力对物体做功的功率保持不变。此情况下，任意一段时间内的平均功率与任一瞬时的瞬时功率都是相同的。

②很多动力机器通常有一个额定功率，且通常使其在额定功率状态工作(如汽车)，根据P＝Fv可知：

当路面阻力较小时，牵引力F也小，v可以大，即汽车可以跑得快些；

当路面阻力较大，或爬坡时，需要比拟大的牵引力，v必须小。这就是爬坡时汽车换低速挡的道理。

③如果动力机器原来在远小于额定功率的条件下工作，例如汽车刚刚起动后的一段时间内，速度逐渐增大过程中，牵引力仍可增大，即F和v可以同时增大，但是这一情况应以二者乘积等于额定功率为限度，即当Fv=P额。

在功率不变时，其速度V与作用力F成反比。

应用公式P＝Fv计算m＝1kg的物体做自由落体运动中下落1s末和2s末的瞬时功率。

由v1＝10m/s按公式求得P1＝100w；由v2＝20m/s按公式求得P2＝200w。

此题中是重力对物体做功，使重力势能逐渐向动能转化。随着时间的延续，重力势能向动