第07节功率VIP专享VIP免费

第七章机械能守恒定律目标定位1.熟练掌握恒力做功的计算方法.2.能够分析摩擦力做功的情况，并会计算一对摩擦力对两物体所做的功.3.能区分平均功率和瞬时功率，并会应用P＝和P＝Fv计算功率.4.进一步掌握机车两种启动的过程分析及有关计算.学案4习题课：功和功率Wt知识探究自我检测知识探究一、功的计算1.功的公式W＝Flcosα，只适用于恒力做功.即F为恒力，l是物体相对地面的位移，流程图如下：2.变力做功的计算(1)将变力做功转化为恒力做功.当力的大小不变，而方向始终与运动方向相同或相反时，这类力的功等于力和路程的乘积.(2)当变力做功的功率P一定时，如机车恒定功率启动，可用W＝Pt求功.例1如图1甲所示，在风洞实验室里，一根足够长的细杆水平固定，某金属小球穿在细杆上静止于细杆左端，现有水平向右的风力F作用于小球上，风力F随时间t变化的F－t图象如图乙所示，小球沿细杆运动的v－t图象如图丙所示，取g＝10m/s2，试求：在0～5s内风力所做的功.图1解析由题图丙可知0～2s内的位移：x1＝v2t1＝12×2×2m＝2m，2～5s内的位移：x2＝vt2＝2×3m＝6m，由题图乙可知F1＝3N，F2＝2N，则风力做功为W＝F1x1＋F2x2＝18J.答案18J例2将一质量为m的小球竖直向上抛出，小球上升h后又落回地面，在整个过程中受到的空气阻力大小始终为f，则关于这个过程中重力与空气阻力所做的功，下列说法正确的是()A.重力做的功为2mgh，空气阻力做的功为－2fhB.重力做的功为0，空气阻力做的功也为0C.重力做的功为0，空气阻力做的功为－2fhD.重力做的功为2mgh，空气阻力做的功为0解析重力是恒力，可以用公式W＝Flcosα直接计算，由于位移为零，所以重力做的功为零；空气阻力在整个过程中方向发生了变化，不能直接用公式计算，可进行分段计算，上升过程和下降过程空气阻力做的功均为－fh，因此在整个过程中空气阻力做的功为－2fh.故选项C正确.答案C二、摩擦力做功的特点与计算1.不论是静摩擦力，还是滑动摩擦力都可以是动力也可以是阻力，也可能与位移方向垂直，所以不论是静摩擦力，还是滑动摩擦力既可以对物体做正功，也可以对物体做负功，还可能不对物体做功.2.一对相互作用的静摩擦力等大反向且物体之间相对静止，即两个物体的对地位移相同，所以两个相互作用的静摩擦力做功的总和为零.3.一对相互作用的滑动摩擦力等大反向但物体之间相对滑动，即两个物体的对地位移不相同，所以两个相互作用的滑动摩擦力做功的总和不为零.例3质量为M的木板放在光滑水平面上，如图2所示.一个质量为m的滑块以某一速度沿木板表面从A点滑至B点，在木板上前进了l，同时木板前进了x，若滑块与木板间的动摩擦因数为μ，求摩擦力对滑块、对木板所做的功各为多少？滑动摩擦力对滑块、木板做的总功是多少？图2解析由题图可知，木板的位移为lM＝x时，滑块的位移为lm＝l＋x，m与M之间的滑动摩擦力Ff＝μmg.由公式W＝Flcosα可得，摩擦力对滑块所做的功为Wm＝μmglmcos180°＝－μmg(l＋x)，负号表示做负功.摩擦力对木板所做的功为WM＝μmglM＝μmgx.这对滑动摩擦力做的总功：W＝Wm＋WM＝－μmg(l＋x)＋μmgx＝－μmgl答案－μmg(l＋x)μmgx－μmgl三、功率的计算1.首先明确所求的是平均功率还是瞬时功率.(1)P＝Wt只能计算平均功率，求解时注意是哪一段时间内的平均功率；(2)P＝Fv一般计算瞬时功率(但当v为平均速度时也可以计算平均功率)，求解时应明确是哪一时刻的瞬时功率.2.应用公式P＝Fv时需注意(1)F与v方向在同一直线上时：P＝Fv.(2)F与v方向有一夹角α时：P＝Fvcosα.例4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F的作用.力F的大小与时间t的关系如图3所示，力的方向保持不变，则()图3A.3t0时刻的瞬时功率为5F20t0mB.3t0时刻的瞬时功率为15F20t0mC.在t＝0到3t0这段时间内，水平力的平均功率为23F20t04mD.在t＝0到3t0这段时间内，水平力的平均功率为25F20t06m解析0～2t0时间内，物体的加速度a1＝F0m，2t0时刻的速度v1＝a1·2t0＝2F0t0m，位移x1＝2F0t20m，2t0～3t0时间内，加速度a2＝3F0m，3t0时刻的速度v2＝v1＋a2t0＝5F0t0m，2t0～3t0时间内的位移x2＝7F0t202m；所以3t0时刻的瞬时功率P＝3F0v2＝15F20t0m，B对...