必修 第二册1 功与功率第一课时学案

这是一份必修 第二册1 功与功率第一课时学案，共14页。学案主要包含了学习目标，课堂合作探究，课堂检测，达标训练等内容，欢迎下载使用。
《8.1 功率》学案【学习目标】1.初步认识做功和能量变化的关系。2.理解功的概念和做功的两个要素。3. 明确功是标量，知道W＝Flcosα的适用范围，会用功的公式进行计算。4 .理解正功、负功的概念，会根据公式计算多个力的总功。【课堂合作探究】“你挑着担，我牵着马，迎来日出，送走晚霞……”《西游记》中，沙和尚挑担千里，在竖直方向上却没有对行李做功，而猪八戒扶师父上马却做了功，不必为沙和尚鸣不平，物理学中的做功是有严格定义的． 对功的理解思考:在什么条件下说力对物体做功呢？1.观察图、，分析图中的哪个人对物体做了功？  一、功1.功的定义2.做功的两个不可缺少的因素3.功的计算公式(1)如果力的方向与物体的运动方向一致，这个力所做的功是多少？(2)如果力的方向与物体的运动方向垂直，这个力所做的功是多少？  （3）力F方向与运动方向成某一角度a（a≠90°）时，力F对物体所做的功与角度a有关吗？该怎么计算呢？    单位：  标量：遵从代数运算法则。  讨论正功和负功(1)   当α=π/2时，cosα=0，W=0。这表示力F的方向   跟位移的方向垂直时，力F           。   例如，物体在水平桌面上运动，重力G和支持力FN都跟位移方向垂直，这两个力都不做功。(2) 当α＜π/2时，cosα＞0，W＞0。这表示力F对物体做            。         例如，人用力拉车前进时，人的拉力F对车做正功。(3) 当π≥α＞π/2时，cosα＜0，W＜0。这表示力对物体做           。 例如，推着小车跑动的人，到达目的地减速时，人向后拉车的力F对车做负功。正功的物理意义 ：（1）从动力学角度考虑：                                                               （2）从能量角度考虑：                                                            7.总功的计算 解法一：先根据力学知识求出合外力F合，再由功的定义式来计算。   解法二：先分别求出各个力所做的功，再对各个力做的功求代数和。     例题：一个质量m=150kg的物体，受到水平方向的拉力F=500N，在水平地面上由静止开始移动了l=5m。物体与地面间的滑动摩擦力F阻=100N。求：（1）各个力对物体所做的功            （2）各个力对物体做功的代数和（3）物体所受的合力（4）合力对物体做的功      二、功率 思考1:拖拉机与牛在犁地，谁做的功多？谁的功率大？  思考2:拖拉机是否在任意时刻的功率均比牛大？   思考3:怎样才能更加精确地描述做功的快慢？你能得到相应的表达式吗？   1.功率的概念（1）物理意义：（2）定义：（3）公式：（4）功率是标量。功率表示做功过程中能量转化的快慢。（6）功率的单位：2.功率的计算公式   平均功率与瞬时功率即使是同一个力做功，做功的功率也可能是变化的，在一段时间内力对物体做功的功率，实际上是这段时间内力对物体做功的平均功率。平均功率：描述在一段时间内做功的平均快慢瞬时功率：表示在某一时刻做功的快慢  额定功率和实际功率 （1）额定功率：是指机器正常工作时的最大输出功率，也就是机器铭牌上的标称值。（2）实际功率：是指机器在工作中实际输出的功率。说明：①机器不一定在额定功率下工作，机器正常工作时实际功率总是小于或等于额定功率，机器只能在短暂时间内实际功率略大于额定功率，但不允许长时间超过额定功率。 ②在日常生活中，我们经常说某台机器的功率，或某物体做功的功率，实际上是指某个力对物体做功的功率。例如：汽车的功率就是汽车牵引力的功率，起重机吊起货物的功率就是钢绳拉力的功率。  【课堂检测】1.如图甲为一女士站立在台阶式自动扶梯上正在匀速上楼，如图乙为一男士站立在履带式自动扶梯上正在匀速上楼。下列关于两人受到的力做功判断正确的是（　　）A．甲图中支持力对人做正功     B．乙图中支持力对人做正功C．甲图中摩擦力对人做负功     D．乙图中摩擦力对人做负功2.下列选项中，物体所受力F的大小相等，位移方向向右、大小相同.其中F做功最少的是（　　）3.（多选）质量为m的物体，静止在倾角为θ的斜面上，斜面沿水平方向向右匀速移动了距离l，如图3所示．物体始终相对斜面静止，则下列说法正确的是(   　　)A．重力对物体做正功   B．合力对物体做功为零C．摩擦力对物体做负功  D．支持力对物体做正功4．一个质量m＝2 kg的物体，受到与水平方向成37°角斜向上方的力F＝10 N作用，在水平地面上移动的距离l＝2 m，物体与地面间的滑动摩擦力Ff＝4.2 N，求外力对物体所做的总功．(cos 37°＝0.8，sin 37°＝0.6)     【达标训练】一、单选题关于功和功率的概念，下列说法正确的是A. 功有正、负之分，说明功有方向
B. 由可知，功率一定时，牵引力与速度成反比
C. 由可知，机器做功越多，其功率就越大
D. 由可知，只要知道时间t内机器做的功，可以求这段时间内任意时刻机器做功的功率如图所示，力F大小相等，物体运动的位移l也相同，下列哪种情况F做功最少A.  B.
C.  D. 一个重量为10N的物体，在15N的水平拉力作用下，第一次在光滑水平面上移动2m，第二次在动摩擦因数为的粗糙水平面上移动2m，则以下说法正确的是A. 第一次地面支持力做功20J
B. 第二次水平拉力做功为30J
C. 第一次重力和拉力的合力做功为10J
D. 第二次各力对物体做的总功为0如下图所示，木块A、B叠放在光滑水平面上，A、B之间不光滑，用水平力F拉B，使A、B一起沿光滑水平面加速运动，设A、B间的摩擦力为f，则以下说法正确的是A. F对B做正功，对A不做功 B. f对B做负功，对A不做功
C. f对B不做功，对A做负功 D. F对A和B组成的系统做功为零关于功和功率的概念，下列说法正确的是A. 功有正、负之分，说明功有方向
B. 由可知，功率一定时，牵引力与速度成反比
C. 由可知，机器做功越多，其功率就越大
D. 由可知，只要知道时间t内机器做的功，可以求这段时间内任意时刻机器做功的功率在光滑水平面上，质量为2kg的物体以的速度向东运动，当对它施加一向南的的水平恒力作用下经过，则下列说法正确的是A. 外力对物体做的功480J
B. 外力对物体做的功400J
C. 第4秒时外力做功的瞬时功率为220W
D. 前4秒外力做功的平均功率为120W如图所示，倾角为、长度为10m的光滑斜面，一质量为的物体从斜面顶端由静止开始下滑，g取，则  A. 整个过程中重力做功80J
B. 整个过程中合外力做功80J
C. 整个过程中重力做功的平均功率是20W
D. 物体滑到斜面底端时重力做功的瞬时功率是20W
 二、计算题如图所示，在光滑的水平面上，质量的物体，在水平拉力的作用下，从静止开始运动，经过3s运动了9m。求：
 力F在3s内对物体所做的功。力F在3s内对物体做功的平均功率。在3s末，力F对物体做功的瞬时功率。






 质量的物体，在水平方向力的作用下，物体与平面间的动摩擦因数。物体从静止开始运动，运动时间。求：力F在4s内对物体所做的功力F在4s内对物体所做功的平均功率在4s末力F对物体做功的瞬时功率






 如下图所示，一质量的物体，由高、倾角的固定斜面的顶端滑到底端．物体与斜面间的动摩擦因数g取，求：
 物体所受各个力所做的功；合外力所做的功．






 如图所示，质量的物体，在斜向下与水平方向的夹角、大小为10N的力的作用下，从静止开始运动，通过的路程，已知物体与水平面间的动摩擦因数问：
 力F对物体做多少功？摩擦力对物体做多少功？合力对物体做多少功？

           12.如图所示，倾角的斜面固定在水平面上．质量的小物块受到沿斜面向上的的拉力作用，小物块由静止沿斜面向上运动．小物块与斜面间的动摩擦因数，小物块沿斜面向上运动。取，求：

物体的加速度多大；
物体所受的四个力分别做了多少功；
四个力的总功的大小；
                参考答案课堂检测ADBCD解法一：先求各力做的功，再求总功,拉力F对物体所做的功为W1＝Flcos 37°＝10×2×0.8 J＝16 J摩擦力Ff对物体所做的功为：W2＝Fflcos 180°＝－4.2×2 J＝－8.4 J由于重力、支持力对物体不做功，故外力对物体所做的总功W等于W1和W2的代数和所以：W＝W1＋W2＝7.6 J.解法二：先求合力，再求总功物体受到的合力为F合＝Fcos 37°－Ff＝10×0.8 N－4.2 N＝3.8 N所以W＝F合l＝3.8×2 J＝7.6 J.【达标训练】1.B【解析】A.功是标量，没有方向，正负表示动力还是阻力做功，故A错误；
B.由可知，功率一定时，牵引力与速度成反比；故B正确；
C.功率是反映做功快慢的物理量，力做功越多，功率不一定越大，还要看用了多长时间，故C错误；
D.由功率的定义式求出的是平均功率而不是瞬时功率；故D错误；
故选B。
2D【解析】A选项中，拉力做功为：
B选项中，拉力做功为：
C选项中，拉力做功为：
D选项中，拉力做功为：
故D图中拉力F做功最少；
故选：D
3.B【解析】A.地面的支持力与位移方向相互垂直，故支持力不做功，故A错误；
B.第二次水平拉力的功，故B正确；
C.第一次时重力不做功，拉力做功，故重力和拉力的合力做功为30J，故C错误；
D.第二次物体受到的合力，，故D错误。
故选：B。
4.A【解析】A.力F作用在木块B上，没有作用在木块A上，且A、B向右做加速运动，在力F的方向上发生了位移，由可知，F对B做正功，对A不做功，故A正确；
对A、B分别受力分析可知，B对A的摩擦力向右，A对B的摩擦力向左，而位移水平向右，由可知，f对B做负功，对A做正功，故B、C错误；
D.由功的定义可知，F对A和B组成的系统做正功，故D错误。
故选A。
5.B【解析】A.功是标量，没有方向，正负表示动力还是阻力做功，故A错误；
B.由可知，功率一定时，牵引力与速度成反比；故B正确；
C.功率是反映做功快慢的物理量，力做功越多，功率不一定越大，还要看用了多长时间，故C错误；
D.由功率的定义式求出的是平均功率而不是瞬时功率；故D错误；
故选B。
6.B【解析】在恒力作用下，根据牛顿第二定律可知，解得，在拉力方向上通过的位移为，外力做功，故A错误，B正确；
C.4s末的沿拉力方向的分速度为，故瞬时功率，故C错误；
D.前4秒外力做功的平均功率为，故D错误；
故选B。
7.C【解析】A.重力做功为，故A错误；
B.整个过程中只有重力做功，故合外力做功为，故B错误；
C.下滑过程中加速度为，所需时间，重力平均功率为，故C正确；
D.下滑到斜面底端时的速度为，故，故D错误。
故选C。
8.【答案】解：。
力F在3s内对物体做功的平均功率。
末的瞬时速度设为，根据，，则3s末的瞬时功率。
答：力F在3s内对物体所做的功为54J。力F在3s内对物体做功的平均功率为18W。在3s末，力F对物体做功的瞬时功率36W。
 9.【答案】解：物体做匀加速直线运动，由牛顿第二定律可得：， 
4s物体运动的位移是：， 
力F在4s内对物体所做的功为： 
力F在4s内对物体所做的功的平均功率为： 
 
末物体的速度为： 
所以4s末力F对物体所做的功的瞬时功率为： 
。
答：力F在4s内对物体所做的功是96J；  
力F在4s内对物体所做功的平均功率是24W； 
在4s末力F对物体所做功的瞬时功率是48W。
10.【答案】解：物体受到重力、摩擦力、支持力三个力的作用，重力做功，摩擦力做功，支持力总是与物体速度方向垂直，不做功，即；合外力做功等于重力做功与摩擦力做功之和，为。
 11.【答案】解：力F对物体做功为：，正功；
摩擦力的大小为：
摩擦力对物体做功为：，负功；
合力为：
合力对物体做功为：，正功。
答：力F对物体做功为16J，正功；
摩擦力对物体做功为，负功；
合力对物体做功为，正功。
 12.【答案】解：对物体进行受力分析：
对力进行正交分解，根据垂直斜面方向力平衡得出：，
滑动摩擦力．
设加速度为，根据牛顿第二定律有    
解得：
拉力的功
由于支持力的方向与位移方向垂直，支持力的功为
摩擦力的功
重力的功
四个力的总功：。