高中物理人教版 (2019)必修 第二册1 功与功率学案设计

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二册1 功与功率学案设计，共9页。学案主要包含了教学目标，教学重难点，巩固练习等内容，欢迎下载使用。

一、教学目标
1..掌握功的公式W＝Flcsα及公式的适用范围，会用功的公式进行计算。
2.理解正、负功的概念，会根据公式计算多个力所做的总功。
3.理解功率的概念，能运用功率的定义式P＝及功率与速度的关系式P＝Fv进行常见情景的瞬时功率、平均功率分析和计算。
4.能分析汽车发动机功率一定时,牵引力与速度之间的关系,并能分析、解释实际生活中的现象。
二、教学重难点
重点：理解功的概念及正负功的意义；理解功率的概念及其比值定义的方法。
难点：利用功的定义式解决有关问题，理解公式P=Wt和P=Fv的物理意义，并能用公式进行有关功率问题的分析计算。
自主学习
知识点1 功
在物理学中规定_________叫做力对物体做了功。功等于_________，它的计算公式是________，国际单位制单位是___________，用符号_________来表示。
知识点2 正功和负功
(1)当α= QUOTE π2 时,cs α=0,则W=0,即力对物体 .
(2)当α< QUOTE π2 时,cs α>0,则W>0,即力对物体做 .
(3)当 QUOTE π2 <α≤π时,cs α<0,则W<0,即力对物体做 或物体克服某力做功.
知识点3 总功
①方法一：几个力对物体做的总功等于各个力分别对物体所做功的代数和，即=
②方法二：求几个力的总功时，也可以先求这几个力的合力，再应用功的定义式求合力做的功，即为总功=
知识点3 功率 平均功率 瞬时功率
___________叫做功率。它是用来表示物体_______的物理量。功率的计算公式是___________，它的国际单位制单位是___________，符号是_________。
知识点4 平均功率 瞬时功率
知识点5 机车的两种启动方式
机车启动问题中几个物理量的求法总结
(1)机车的最大速度vm的求法：无论哪种运行过程，机车的最大速度都等于其做匀速直线运动时的速度，此时牵引力F与阻力F阻大小相等，故vm＝eq \f(P额,F)＝eq \f(P额,F阻)．
(2)以恒定加速度启动时，匀加速运动持续时间的求法：牵引力F＝ma + F阻，匀加速运动结束时的速度v1＝eq \f(P额,ma + F阻)，匀加速运动的时间t0＝eq \f(v1,a)．
(3)瞬时加速度的求法：据F＝eq \f(P额,v)求出牵引力，则加速度a＝eq \f(F－F阻,m)．
(4)以恒定功率启动时，牵引力做功的求法：W＝Pt．
四、巩固练习
1．（2023春·福建三明·高一校考阶段练习）如图所示，若用轻绳拴一物体，使物体以恒定加速度向下做减速运动，则下列说法正确的是（ ）
A．重力做正功，拉力做负功，合外力做负功
B．重力做负功，拉力做正功，合外力做负功
C．重力做正功，拉力做正功，合外力做正功
D．重力做负功，拉力做负功，合外力做负功
【答案】A
【详解】根据公式
可得，重力与位移方向夹角为0，故重力做正功；拉力方向向上，与位移方向夹角为180°，故拉力做负功；物体做减速运动，动能减小，根据动能定理
可知合外力做负功；故A正确，BCD错误。
故选A。
2．关于功率，下列说法正确的是（ ）
A. 根据功率P＝eq \f(W,t)，做功越多，功率就越大
B. 根据功率P＝eq \f(W,t)，可以求出任意时刻的功率
C. 根据功率P＝Fv可知，汽车的牵引力与速度成反比
D. 根据功率P＝Fv可知，汽车的功率一定时，它的牵引力与速度成反比
【答案】D
【解析】
A、根据P=Wt知，机械功越多，功率不一定大，还与时间有关，故A错误；
B、根据P=Wt求出的功率是某段时间内的平均功率，不能表示任意时刻的功率，故B错误；
CD、根据瞬时功率的公式P=Fv，在功率一定的条件下，牵引力与速度成反比，故C错误，D正确。
故选：D。
3．（多选）在我国，汽车已进入寻常百姓家，一种新车从研发到正式上路，要经过各种各样的测试，其中一种是在专用道上进行起步过程测试，通过车上装载的传感器记录了起步过程速度随时间变化规律图像，如图所示，已知为直线、为曲线、为平行于横轴的直线。5s时汽车功率达到额定功率且保持不变，该车总质量为，所受到的阻力恒为，则下列说法正确的是( )
A.匀加速阶段汽车的牵引力为B.该车的额定功率为
C.该车的最大速度为50m/sD.该车前25s内通过的位移大小为400m
答案：AB
解析：A.该车匀加速阶段，根据题图可知，根据牛顿第二定律，解得，A正确；
B.该车的额定功率为，B正确；
C.当速度最大时，有，解得，C错误；
D.对该车运动前5s过程为匀变速直线运动，设位移为，由图像面积可知，5s-25s过程运动的位移为，根据动能定理得，前25s内通过的位移大小为，解得，D错误；
故选AB。
4．（2023春·江苏盐城·高一江苏省响水中学校考阶段练习）如图所示，水平地面上一个质量为m=2kg的物体在与水平面成37°角的斜向下方的推力F=10N的作用下向右匀速运动，从某时刻起向右移动距离x1=2m后撤去推力，此物体又滑行了x2=1.6m的距离后停止运动。已知物体与地面间的动摩擦因数为0.2，g取10m/s2，sin37°=0.6，cs37°=0.8，求：
（1）推力F对物体做的功；
（2）全过程中物体克服摩擦力所做功。
【答案】（1）16J；（2）16.8J
【详解】（1）推力F对物体做功为
解得
（2）撤去推力F前，摩擦力做功为
撤去推力F后，摩擦力做功为
所以全过程中摩擦力对物体做功
故全过程中，物体克服摩擦力所做的功为16.8J。
以恒定功率启动
以恒定加速度启动
P－t图像与v－t图像
运动规律
OA段：做加速度逐渐减小的变加速直线运动；
AB段：做速度为vm的匀速直线运动
OA段：以加速度a做匀加速直线运动；
AB段：做加速度逐渐减小的变加速直线运动；
BC段：做速度为vm的匀速直线运动
过程分析
OA段：v↑⇒F＝eq \f(P额,v)↓⇒a＝eq \f(F－F阻,m)↓；
AB段：F＝F阻⇒a＝0⇒P额＝F阻·vm
OA段：a＝eq \f(F－F阻,m)不变⇒F不变⇒v↑⇒P＝F·v↑，直到P＝P额＝F·v1；
AB段：v↑⇒F＝eq \f(P额,v)↓⇒a＝eq \f(F－F阻,m)↓；
BC段：F＝F阻⇒a＝0⇒v达到最大值，vm＝eq \f(P额,F阻)