高中物理功率学案1新人教版必修.doc

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功率

知识要点：
1. 理解功的定义
2. 知道做功不可缺少的两个因素：力和在力的方向上发生的位移。
3. 掌握功的公式、单位。
4. 理解功率的概念，掌握功率的定义公式。
5. 理解功率的物理意义。
6. 正确区分平均功率、瞬时功率、额定功率、实际功率。
7. 理解并掌握汽车的两种启动方式。
［重点、难点解析］
一、功：
1、功与能量的基本关系：若物体在力的作用下能量发生了变化，那么这个力一定对物体
做了功。
阅读课本 P4 上方三图，回答：
甲 力对物体做功可使物体的重力势能增加。
乙 力对物体做功可使物体的动能增加。
丙 力对物体做功可使物体的弹性势能增加。
2、功：一个物体受到力的作用，并在力的方向上发生了位移，就说这个力对物体做了功。
思考：做功的两个不可缺少的因素是：a. 力；b. 力的方向上的位移。
二、功的计算：
1. 当力与物体运动方向同向时：W＝FL
2 .当力与运动方向成一定夹角时，力做功的公式为 W＝FLcosa
讨论：a. 该公式的使用条件：F 为恒力。
b. 各量的物理意义：F 表示力（求哪个力的功 F 为哪个力） 。
L 表示物体的对地位移。a表示力与位移方向间的夹角 。
c. 单位：F：N L：m
p
（1）当a＝ 2 时，则力不做功。
p
（2）当a＜ 2 时，则力对物体做正功。
p
（3）当a＞ 2 时，则力对物体做负功

思考：功是标量，但有正负。功的正负既不表示方向，也不表示大小，它表示力对物体做
功的效果。某力做负功，往往说成物体克服某力做功。
3. 总功的求法：

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先求外力的合力，再应用功的公式求出总功 W＝F 合 Lcosa
先分别求各个外力对物体所做的功 W1，W2¼¼，总功即为这些功的代数和 W＝W1＋W2¼¼
4. 对正功、负功的认识
在实际问题中，一个运动的物体往往不只受一个力的作用，在物体产生一个位移的过程中， 这些力中有的力是动力，有的力则可能是阻力，还有的力对物体的位移没有直接的影响。 例如：用一个水平的力 F 拉物体在粗糙水平面上运动。这时我们说 F 对物体做了正功，而 阻力 f 对物体也做了功，但是显然 f 与 F 的功是有区别的，f 做的功是负功，也可说成是 物体克服阻力 f 做功。而支持力 N 和重力 G 就没有做功。这样说的目的是为了更好地说明 物体运动的实际情况，以后在讨论功的关系时比较方便。特别要注意的是功的正、负号并
不表示大小，正功不表示比负功大。随着今后的学习对功的正负还会渐地加深理解。

从公式计算的角度来说，由于在 W＝ Fl cos a 中出现了某个力的功可能大于 0、等于 0 和

小于 0 的三种情况，因此负功的说法会使计算结果更为合理。
三、功率

（一）定义：一个力所做的功与所用时间的比值叫做功率。数学表达式 p = w/t。

讨论：
① P＝W/t 是功率的定义公式。
② 利用 P＝W/t 计算的功率应是一个过程的平均功率。
③ 功率的物理意义为描述力对物体做功的快慢。
思考：一个力对一个物体做功多则力对物体做功快，对吗？为什么？
④ 功率的单位。在国际单位制中，功率的单位瓦特。符号为 W。1W＝1J/S。1kW＝103W。
（二）功率与速度的关系：
1. 当力与物体运动的方向相同时，力做功的功率为 P＝Fv。
讨论：
① 该式的使用条件为：F 为恒力。
② 各量的物理意义： F 表示求哪个力的功率 F 为哪个力。

当 v 是平均速度时，P 表示平均功率，当 v 是某时刻的瞬时速度时， p 表示瞬时功率。

思考：求瞬时功率只能用 P＝Fv。求平均功率可用①P＝W/t②P＝Fv。

2. 当力与运动方向成一定夹角q 时 P＝Fvcosq

注意：
① 该公式与 P＝Fv 的区别在于适用条件，其它方面是相同的。
② q指的是力与速度的夹角。
（三）几种常见的功率
1. 额定功率 P 额 ：是指发动机长时间正常工作的最大功率。
2. 实际功率 P 实：机器实际工作时的功率。
注意：

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①一般情况下 P 实 £ P 额。
②若已知汽车的实际输出功率和时间，可求牵引力对汽车做功 W＝Pt。

3. 关于汽车、火车、起重机等的输出功率与牵引力、车速的关系 P 实＝ Fv 。 （四） 、汽车

的两种启动模式：
（1）汽车在平直路面上保持发动机功率不变，即以恒定功率起动，其加速过程如下图所
示：
由图中动态分析知：①只有当汽车的牵引力与所受的阻力大小相等时，才达到最大速度。
②在加速过程中，加速度是变化的，如果知道某时刻的速度，可求得此时刻的加速度。
（2）汽车匀加速起动，其过程分析如下图所示：

若P<

P额 ，继续匀加速

汽车匀加速起动，当达到额定功率时，并没有达到最大速度，此后将保持功率不变做变加
速度运动，当牵引力与阻力大小相等时，才达到最大速度而匀速行驶。
注意：当汽车以额定功率运行时，经常用 v＝P/F 求汽车的速度
【模拟试题】
例 1. 关于做功，下列说法正确的是
A. 静摩擦力总是不做功
B. 滑动摩擦力总是做负功
C. 力对物体不做功，物体一定静止
D. 物体在运动过程中，若受力的方向总是垂直于速度的方向，则此力不做功
解析：静摩擦力可以做正功也可以做负功，也可以不做功。如果一物体随传送带向前做匀 加速运动，那么此时摩擦力就对物体做正功；随传送带匀速运动则静摩擦力就对该物体不 做功；如果一个物体静止在斜面上，那么这个物体所受的静摩擦力就对物体不做功。故 A 选项是不正确的。同理，如果一个物体在皮带上向前加速运动，但速度小于皮带的速度， 则物体相对皮带向后滑动，此时物体所受摩擦力为滑动摩擦力，而摩擦力的方向与物体运 动方向一致，此时滑动摩擦力却对物体做正功。故 B 选项不正确。匀速运动的物体外力对
物体不做功，但物体是运动的，所以 C 选项不正确。
答案：D
说明： 1）无论是静摩擦力，还是滑动摩擦力，都可以做正功，或者做负功，或者不做功， （
也就是说，在做功方面，摩擦力和其他一切力一样没有什么不同的地方。
（2）从做功公式上来理解，无论是静摩擦力还是滑动摩擦力都可以和位移成任意角，
也就是说可以做正功，也可以做负功或不做功。

例 2. 如图所示，倾角 a ＝ 37 的斜面上放一质量为 5kg 的滑块，在力的作用下二者一起
由静止以加速度 3m／s2 向左匀加速度运动 2s，滑块受到几个力作用?这些力所做的功各为
多少?
解析：受力分析如图所示，物体在竖直方向处于平衡状态，列方程：

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