第四章 1、2 功 功率-2022-2023学年新教材高中物理必修第二册【精讲精练】教科版（教师用书word）

1　功 2　功率 [学业要求与核心素养] 1．理解功的概念，知道W＝Flcos α的适用范围，会用功的公式进行计算。 2．理解正功、负功的概念，会计算多个力所做的总功。 3．理解功率的概念，知道平均功率和瞬时功率。 4．掌握平均功率和瞬时功率的计算方法。 一、功的计算 1．公式：W＝__Fxcos_α__。其中F、x、α分别为__力的大小__、__位移的大小__和__力与位移__方向的夹角，其中当力F与位移l同向时，W＝Fx。 2．单位：国际单位制中，功的单位是__焦耳__，简称__焦__，符号是__J__。 二、功的正负 由W＝Fxcos α可知： 1．当α＝时，W＝__0__，力对物体不做功，力既不是阻力也不是动力。 2．当0≤α＜时，W__＞__0，力对物体做__正__功，做功的力是__动__力。 3．当＜α≤π时，W__＜__0，力对物体做__负__功，或说成物体__克服__这个力做功，做功的力是__阻__力。 三、总功的计算 当一个物体在几个力的共同作用下发生一段位移时，这几个力对物体所做的总功有两种计算方法。 1．总功等于各个分力分别对物体所做功的__代数和__。 2．总功等于几个力的__合力__对物体所做的功。 四、功率的含义 1．定义：功W与完成这些功所用时间t的__比值__。 2．定义式：P＝　　。 3．单位：国际单位制中，功率的单位是__瓦特__，简称瓦，符号是__W__。1 W＝1 J/s，1 kW＝103 W。 五、输出功率、作用力和速度之间的关系 1．推导 →P＝__Fv__。 2．应用 由功率速度关系式知，汽车、火车等交通工具和各种起重机械，当发动机的功率P一定时，牵引力F与速度v成__反比__，要增大牵引力，就要__减小__速度。 1．下列说法正确的是(　　) A．公式W＝Fl中的l是物体运动的路程 B．力F1、F2做的功分别为W1＝10 J，W2＝－15 J，则W1、W2的方向相反 C．由公式P＝Fv可知，功率P一定与速率v成正比 D．汽车爬坡时，常常换用低速挡，以增大牵引力 答案　D 2．(多选)关于功，下列说法正确的是(　　) A．位移大，力对物体做的功一定多 B．受力小，力对物体做的功一定少 C．物体静止，则力对物体一定不做功 D．力的大小和物体在力的方向上的位移大小决定功的多少 解析　根据功的定义式，功的大小与力、位移和力与位移之间的夹角三个因素有关，可以判断A、B错误，C、D正确。 答案　CD 知识点一　对正、负功的理解 1．判断力是否做功及做功正负的方法 (1)看力F的方向与位移l的方向间的夹角α——常用于恒力做功的情形。 (2)看力F的方向与速度v的方向间的夹角α——常用于曲线运动的情形。 2．正功、负功的物理意义 　如图所示，质量为m的物体置于倾角为θ的斜面上，物体与斜面间的动摩擦因数为μ，在外力作用下，斜面以加速度a沿水平方向向左做匀加速运动，运动中物体m与斜面体相对静止。则关于斜面对m的支持力和摩擦力的下列说法中，错误的是(　　) A．支持力一定做正功 B．摩擦力一定做正功 C．摩擦力可能不做功 D．摩擦力可能做负功 [解析]　由功的计算公式W＝ Flcos α可知，物体所受支持力方向垂直于斜面向上，与位移的方向夹角小于90°，则支持力一定做正功；而摩擦力是否存在需要讨论。①当a较小即a＜gtan θ时，摩擦力沿斜面向上，做负功；②当a较 大即a＞gtan θ时，摩擦力沿斜面向下，做正功；③当a＝gtan θ时，摩擦力不存在，不做功，综上所述，B是错误的，故选B。 [答案]　B 1．(多选)如图所示，人站在自动扶梯上不动，随扶梯向上匀速运动，下列说法正确的是(　　) A．重力对人做负功 B．摩擦力对人做正功 C．支持力对人做正功 D．合力对人做功为零 解析　人随电梯向上匀速运动时只受重力和竖直向上的支持力。重力与速度方向的夹角大于90°，所以重力做负功；支持力方向与速度方向间的夹角小于90°，支持力做正功；人受的合力为零，所以合力做功为零，选项A、C、D正确，B错误。 答案　ACD 知识点二　总功的计算 计算总功的思路 由合力与分力的等效替代关系知，合力与分力做功也是可以等效替代的，因此计算总功时有两种基本思路： (1)→→ (2)→→ 　如图所示，质量m＝2 kg的物体静止在水平地面上，受到与水平面成θ＝37°，大小F＝10 N的拉力作用，物体移动了l＝2 m，物体与地面间的动摩擦因数μ＝0.3，g取10 m/s2。求： (1)拉力F所做的功W1； (2)摩擦力Ff所做的功W2； (3)重力G所做的功W3； (4)弹力FN所做的功W4； (5)合力F合所做的功W。 [解析]　(1)对物体进行受力分析，如图所示。 W1＝Flcos θ＝10×2×0.8 J＝16 J