2018-2019學(xué)年高中物理 第1章 功和功率章末總結(jié)學(xué)案 魯科版必修2.doc
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第1章 功和功率 章末總結(jié) 一、功和功率的計(jì)算 1.功的計(jì)算方法 (1)定義法求功。 (2)利用動(dòng)能定理或功能關(guān)系求功。 (3)利用W＝Pt求功。 2.功率的計(jì)算方法 (1)P＝：此式是功率的定義式，適用于任何情況下功率的計(jì)算，但常用于求解某段時(shí)間內(nèi)的平均功率。 (2)P＝Fvcos α：當(dāng)v是瞬時(shí)速度時(shí)，此式計(jì)算的是F的瞬時(shí)功率；當(dāng)v是平均速度時(shí)，此式計(jì)算的是F的平均功率。 [例1] 質(zhì)量為m＝20 kg的物體，在大小恒定的水平外力F的作用下，沿水平面做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。0～2 s內(nèi)F與運(yùn)動(dòng)方向相反，2～4 s內(nèi)F與運(yùn)動(dòng)方向相同，物體的v－t圖象如圖1所示，g取10 m/s2，則( ) 圖1 A.拉力F的大小為100 N B.物體在4 s時(shí)拉力的瞬時(shí)功率為120 W C.4 s內(nèi)拉力所做的功為480 J D.4 s內(nèi)物體克服摩擦力做的功為320 J 解析 由圖象可得：0～2 s內(nèi)物體做勻減速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，加速度大小為a1＝＝ m/s2＝5 m/s2，勻減速過(guò)程有F＋f＝ma1?、?。勻加速過(guò)程加速度大小為a2＝＝ m/s2＝1 m/s2，有F－f＝ma2?、?，聯(lián)立①②解得f＝40 N，F(xiàn)＝60 N，故A錯(cuò)誤；物體在4 s時(shí)拉力的瞬時(shí)功率為P＝Fv＝602 W＝120 W，故B正確；4 s內(nèi)物體通過(guò)的位移為s＝210 m－22 m＝8 m，拉力做功為W＝－Fs＝－480 J，故C錯(cuò)誤；4 s內(nèi)物體通過(guò)的路程為l＝210 m＋22 m＝12 m，摩擦力做功為Wf＝－f l＝－4012 J＝－480 J，故D錯(cuò)誤。 答案 B [針對(duì)訓(xùn)練1] (多選)如圖2所示，一質(zhì)量為1.2 kg的物體從一固定的傾角為30、長(zhǎng)度為10 m的光滑斜面頂端由靜止開(kāi)始下滑。g取10 m/s2，則( ) 圖2 A.物體滑到斜面底端時(shí)重力做功的瞬時(shí)功率是60 W B.物體滑到斜面底端時(shí)重力做功的瞬時(shí)功率是120 W C.整個(gè)過(guò)程中重力做功的平均功率是30 W D.整個(gè)過(guò)程中重力做功的平均功率是60 W 解析 根據(jù)牛頓第二定律得mgsin 30＝ma，由勻變速運(yùn)動(dòng)公式v2＝2as，聯(lián)立解得v＝＝10 m/s，所以物體滑到斜面底端時(shí)的速度為10 m/s，此時(shí)重力做功的瞬時(shí)功率為P＝mgvsin 30＝1.21010 W＝60 W，故A正確，B錯(cuò)誤；物體下滑時(shí)做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，其受力情況如圖所示。由牛頓第二定律得物體的加速度a＝＝10 m/s2＝5 m/s2，物體下滑的時(shí)間t＝＝ s＝2 s。物體下滑過(guò)程中重力做的功為W＝mglsin 30＝1.21010 J＝60 J。重力做功的平均功率P＝＝ W＝30 W。故C正確，D錯(cuò)誤。 答案 AC 二、機(jī)車(chē)啟動(dòng)問(wèn)題 1.處理好制約關(guān)系P＝Fv 由于發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率總是有限度的，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率達(dá)到額定功率后，其功率P保持恒定，當(dāng)汽車(chē)速度v繼續(xù)增加時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)所能提供的牽引力F就會(huì)減小。同理，當(dāng)汽車(chē)由平路駛?cè)肷掀侣范蔚臅r(shí)候，由于需要更大的牽引力F，汽車(chē)的速度v會(huì)減小。 2.兩種啟動(dòng)模式的比較 啟動(dòng)模式 恒定功率啟動(dòng) 恒定加速度啟動(dòng) 特點(diǎn) 啟動(dòng)過(guò)程中，保持發(fā)動(dòng)機(jī)的功率不發(fā)生變化 啟動(dòng)過(guò)程中，保持機(jī)車(chē)加速度(牽引力)不發(fā)生變化 基本公式 P＝Fv F－f＝ma P－t圖象 v－t圖象 a－t圖象 [例2] 汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率Pm＝60 kW，汽車(chē)質(zhì)量m＝5 t，運(yùn)動(dòng)時(shí)與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.1。求： (1)汽車(chē)所能達(dá)到的最大速度vm； (2)若汽車(chē)以a＝0.5 m/s2的加速度由靜止開(kāi)始做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。 ①這一過(guò)程能維持多長(zhǎng)時(shí)間(取g＝10 m/s2)? ②當(dāng)速度v1＝4 m/s時(shí)，汽車(chē)的加速度a1是多大？功率P1是多大？ ③當(dāng)速度v2＝10 m/s時(shí)，汽車(chē)的加速度a2是多大？功率P2是多大？ 解析 (1)汽車(chē)達(dá)到最大速度vm時(shí)，a＝0，牽引力F等于阻力f，即F＝f＝μmg 由Pm＝Fvm得最大速度大小vm＝ 聯(lián)立各式代入數(shù)據(jù)解得vm＝12 m/s (2)①汽車(chē)從靜止開(kāi)始勻加速啟動(dòng)，牽引力F恒定，由牛頓第二定律得F－f＝ma 得F＝f＋ma＝μmg＋ma 由于速度不斷增大，因此發(fā)動(dòng)機(jī)功率P也不斷增大(因P＝Fv∝v)，當(dāng)功率增至額定功率Pm時(shí)，勻加速運(yùn)動(dòng)結(jié)束，其勻加速運(yùn)動(dòng)階段的最大速度v′＝ 勻加速運(yùn)動(dòng)維持的時(shí)間t′＝ 聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得t′＝16 s ②由于速度v1＝4 m/s下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
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