中小学教育资源及组卷应用平台 课时15 功和功率 考纲对本模块内容的具体要求如下: 1、理解功、功率、平均功率、瞬时功率等概念含义; 2、知道功的正负的物理意义;掌握恒力做功特点及计算方法; 3、会分析机车在恒定功率或恒定牵引力作用下运动状态的变化情况; 4、会计算变力的功; 5、知道摩擦力做功的多种情况。 1物理观念:功和功率、动能和动能定理。 (1)理解功和功率。了解生产生活中常见机械的功率大小及其意义。 2科学思维:变力做功、机车启动模型 (1)能应用图像法、微元法、动能定理等计算变力做功问题培养分析、推理和综合能力。 (2)会分析、解决机车启动的两类问题 3.科学态度与责任 会利用功能知识初步分析生产生活中的现象,体会物理学的应用价值。 知识点一:功 1.定义:一个物体受到力的作用,如果在力的方向上发生了一段位移,就说这个力对物体做了功。 2.功的计算 (1)当力的方向与位移的方向一致时,功的大小等于力的大小和位移大小的乘积,即W=Fl. (2)当力的方向与位移的方向成某一角度α时,功的大小等于力的大小、位移的大小、力与位移夹角的余弦这三者的乘积,即W=Flcosα 3.功的单位 功是标量,在国际单位制中,功的单位是焦耳,简称焦,符号是J.1J等于1N的力使物体在力的方向上发生1m位移的过程中所做的功,即1J=1N x1m=1N·m. 4.对公式W=Flcos α的理解与应用 (1)功是一个标量,只有大小没有方向,因此合外力做的功等于各个力做功的代数和,或者等于合力所做的功。 (2)公式W=Flcos α只适用于计算大小和方向均不变的恒力做的功. (3)公式W=Flcos α,可以理解为力乘以在力的方向上的位移;也可以理解为位移乘以在位移方向上的分力。 (4)力F对物体所做的功W,只与F、l、a三者有关,与物体的质量、运动状态、运动形式及是否受其他力等因素均无关。 (5)因为功是过程量,反映力在空间位移上的累积效果,对应一段位移或一段过程,所以用公式W=Flcosα求力做的功时,一定要明确是哪个力在哪一段位移上(或在哪一个过程中)所做的功。 知识点二:功率 1.定义:功与完成这些功所用时间的比值. 2.物理意义:描述力对物体做功的快慢. 3.公式: (1)P=,P描述时间t内力对物体做功的快慢. (2)P=Fv 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. ③当力F和速度v不在同一直线上时,可以将力F分解或者将速度v分解. 技巧点拨: 1.公式P=和P=Fv的区别 P=是功率的定义式,P=Fv是功率的计算式. 2.平均功率的计算方法 (1)利用=. (2)利用=F·cos α,其中为物体运动的平均速度. 3.瞬时功率的计算方法 (1)利用公式P=Fvcos α,其中v为t时刻的瞬时速度. (2)P=F·vF,其中vF为物体的速度v在力F方向上的分速度. (3)P=Fv·v,其中Fv为物体受到的外力F在速度v方向上的分力. 知识点三:机车启动问题 1.两种启动方式 两种方式 以恒定功率启动 以恒定加速度启动 P-t图和v-t图 OA段 过程分析 v↑ F=↓ a=↓ a=不变 F不变P=Fv↑直到P=P额=Fv1 运动性质 加速度减小的加速直线运动 匀加速直线运动,维持时间t0= AB段 过程分析 F=F阻 a=0 vm= v↑ F=↓ a=↓ 运动性质 以vm做匀速直线运动 加速度减小的加速直线运动 BC段 F=F阻 a=0 以vm=做匀速直线运动 2.三个重要关系式 (1)无论哪种启动过程,机车的最大速度都等于其匀速运动时的速度,即vm==(式中Fmin为最小牵引力,其值等于阻力大小F阻). (2)机车以恒定加速度启动的过程中,匀加速过程结束时,功率最大,但速度不是最大,v=
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