2016-2017学年人教版必修二第七章功、功率学案2.docx
文本预览下载声明
学案4 习题课:功和功率
[学习目标定位] 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.
一、功
1.定义式:W=Flcos α.
2.正、负功的判断
当0≤α<eq \f(π,2)时,力对物体做正功;
当α=eq \f(π,2)时,力对物体不做功;
当eq \f(π,2)<α≤π时,力对物体做负功.
3.求外力对物体做总功的方法
(1)先求合外力,再求合外力做的功.
(2)先求每个力做的功,再求各力做功的代数和.
二、功率
1.平均功率:P=eq \f(W,t)或P=Feq \x\to(v).
2.瞬时功率:P=Fvcos_α.
一、恒力做功的计算
功是过程量,对于功的计算问题,应首先明确哪一个力对什么物体在哪个过程中做功,即确定F、l、α是求恒力功的关键.下面是求恒力做功的流程图.
eq \b\lc\ \rc\}(\a\vs4\al\co1(受力分析找出力,运动分析确定位移))→确定力和位移方向的夹角?利用W=Flcos αeq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(计算功的多少,判断功的正负))
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=10 m/s2,试求:在0~5 s内风力所做的功.
图1
解析 由题图丙可知0~2 s为加速阶段,
a=eq \f(v-0,t)=eq \f(2,2) m/s2=1 m/s2
0~2 s内的位移:x1=eq \f(1,2)ateq \o\al(2,1)=eq \f(1,2)×1×4 m=2 m,
2 s~5 s内的位移:x2=vt2=2×3 m=6 m,
则风力做功为
W=F1x1+F2x2=18 J.
答案 18 J
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.
(1)静摩擦力做功:若物体在倾斜的传送带上随传送带一起向上运动,静摩擦力做正功,若随传送带一起向下运动,静摩擦力做负功;在粗糙的水平圆盘上的物体随圆盘做圆周运动时,静摩擦力提供向心力,不做功.
(2)滑动摩擦力做功:如图2所示,当将物体轻轻放在运动的传送带上时,滑动摩擦力对物体做正功;当传送带不动,物体冲上传送带时,滑动摩擦力对物体做负功;当物体在地面上滑动时,地面受到的滑动摩擦力不做功.
图2
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,由W=Flcos α可判断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,由W=Flcos α可判断两个相互作用的滑动摩擦力做功的总和不为零.
例2 质量为M的木板放在光滑水平面上,如图3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3
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=Flcos α可得,摩擦力对滑块所做的功为Wm=μmglmcos 180°=-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
计算功率应该注意的问题
1.首先明确求哪一个力对物体做功的功率.
2.其次明确所求的功率是平均功率还是瞬时功率.
3.再次求平均功率时,应注意是哪一段时间内的平均功率,求瞬时功率时,应明确是哪一时刻的瞬时功率.
例3 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4所示,力的方向保持不变,则( )
图4
A.3t0时刻的瞬时功率为eq \f(5F\o\al(2,0)t0,m)
B.3t0时刻的瞬时功率为eq \f(15F\o\al(2,0)t0,m)
C.在t=0到3t0这段时间内,水平力的平均功率为eq \f(23F\o\al(2,0)t0,4m)
D.在t=0到3t0这段时间内,水平力的平均功率
显示全部