第5章 第1讲 功和功率（Word教参）-【新高考方案】2024高考物理一轮复习（江苏专版）

第五章  机械能

 

第1讲　功和功率

一、功

1．做功的两个必要条件

力和物体在力的方向上发生的位移。

2．公式

W＝Flcos α，适用于恒力做功，其中α为F、l方向间的夹角，l为物体对地的位移。

3．功的正负判断

 

二、功率

1．定义：功与完成这些功所用时间之比。

2．物理意义：描述力对物体做功的快慢。

3．公式

(1)P＝，P为时间t内的平均功率。

(2)P＝Fvcos_α(α为F与v的夹角)

①v为平均速度，则P为平均功率；

②v为瞬时速度，则P为瞬时功率。

4．额定功率与实际功率

(1)额定功率：动力机械正常工作时输出的最大功率。

(2)实际功率：动力机械实际工作时输出的功率，要求小于或等于额定功率。

 

情境创设1　

如图所示，质量为m的物体静止在倾角为θ的斜面上，现在使斜面向右匀速移动距离l，物体相对于斜面静止。

 

[微点判断]

(1)重力对物体做正功。(×)

(2)支持力对物体做正功。(√)

(3)摩擦力对物体不做功。(×)

(4)合力对物体做功为零。(√)

情境创设2　

如图所示，“复兴号”高速列车正在平直轨道上匀速运行。

(5)“复兴号”高速列车运行的牵引力大小等于其阻力大小。(√)

(6)“复兴号”高速列车运行的速度越大，其实际功率越大。(√)

(7)若“复兴号”高速列车以恒定功率出站时，其加速度是不变的。(×)

(8)由公式P＝Fv只可以求平均功率，不可以求瞬时功率。(×)

 

(一) 功的正负判断和恒力做功的计算(固基点)

[题点全练通]

1．[功的正负判断]图甲为一女士站在台阶式自动扶梯上匀速上楼(忽略扶梯对手的作用)，图乙为一男士站在履带式自动扶梯上匀速上楼，两人相对扶梯均静止。下列关于做功的判断中正确的是(　 )

A．图甲中支持力对人做正功

B．图甲中摩擦力对人做负功

C．图乙中支持力对人做正功

D．图乙中摩擦力对人做负功

解析：选A　题图甲中，人匀速上楼，不受摩擦力，摩擦力不做功，支持力向上，与速度方向的夹角为锐角，则支持力做正功，故A正确，B错误；题图乙中，支持力与速度方向垂直，支持力不做功，摩擦力方向与速度方向相同，做正功，故C、D错误。

2.[恒力做功的计算]如图所示，建筑工人通过滑轮装置将一质量是100 kg的料车沿30°角的斜面由底端匀速地拉到顶端，斜面长L是4 m，若不计滑轮的质量和各处的摩擦力，g取10 N/kg，则对这一过程，下列说法正确的是(　 )

A．人拉绳子的力做功为1 000 J

B．人拉绳子的力做功为2 000 J

C．料车受到的重力做功为2 000 J

D．料车受到的合力对料车做的总功为2 000 J

解析：选B　工人拉绳子的力：F＝mgsin θ，工人将料车拉到斜面顶端时，拉绳子的长度：l＝2L，根据公式W＝Flcos α，得：W1＝mgsin θ·2L＝×100×10××2×4 J＝2 000 J，故A错误，B正确；重力做功：W2＝－mgh＝－mgLsin θ＝－100×10×4× J＝－2 000 J，故C错误；由于料车在斜面上匀速运动，则料车所受的合力为0，故W合＝0，故D错误。

 

[要点自悟明]

1．功的正负判断方法

(1)恒力做功的正负常依据力与位移方向的夹角来判断。

(2)曲线运动中功的正负常依据力F与速度v的方向夹角α来判断。

(3)能量变化思想常用于两个相联系的物体之间的相互作用力做功的判断。