高二物理功和功率(編輯修改稿)
2024-12-16 06:24 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 2,求繩的拉力對(duì)物體做的功 . 解析 :人拉繩的力是恒力 ,但繩拉物體的力的方向不斷變化 ,故繩拉物體的力 F‘是變力 ,但此力對(duì)物體所做的功與恒力 F所做的功相等 ,力 F作用點(diǎn)的位移與物體的位移相關(guān)聯(lián) ,即 則細(xì)繩對(duì)物體的拉力 F39。所做的功為 :W39。= 1211( ) ,lhs in s in????1211( ) .FhWF s in s in????1211: ( )Fhs in s in???答 案題型二 ti xing er功率的計(jì)算 【 例 2】 如圖 5111所示的是傾角為 30176。 ?長(zhǎng)度為 10 m的光滑斜面 ,一質(zhì)量為 kg的物體從斜面頂端由靜止開(kāi)始下滑 ,g取 10 m/s2,求 : (1)物體滑到斜面底端時(shí)重力做功的瞬時(shí)功率是多少 ? (2)整個(gè)過(guò)程中重力做功的平均功率是多少 ? 答案 :(1)60 W (2)30 W 解析 :圖 5112(1)物體下滑時(shí)做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) ,受力情況如圖 5112所示 . 由牛頓第二定律 F=ma得物體的加速度 gsin30176。 =10 m/s2=5 m/s2. G sinam???下滑到底端時(shí)的速度 m/s=10 m/s. 此時(shí)重力的瞬時(shí)功率 P=mgvcos60176。 = 10 10 W=60 W. 2 2 5 10v as? ? ? ? (2)物體下滑過(guò)程中重力做的總功 W=mgscos60176。 = 10 10 J=60 J. 物體下滑的時(shí)間 s. 重力做功的平均功率 W=30 W 10 25vtsa? ? ?602WPt??方法總結(jié) :注意瞬時(shí)功率表達(dá)式中的 cosα,表達(dá)式既可寫(xiě)成 P=(Fcosα)v,也可寫(xiě)成 P=F(vcosα),前者應(yīng)理解為 F在 v方向的分量與 v的乘積 ,后者理解為速度 v在力 F方向的分量與 F的乘積 .如此題可以用重力的分力 mgsinθ 乘速度 . 創(chuàng)新預(yù)測(cè) 2如圖 5113所示 ,重物的質(zhì)量為 1 kg,動(dòng)滑輪質(zhì)量不計(jì) ,豎直向上拉動(dòng)細(xì)繩 , 答案 : J 75 W 使重物從靜止開(kāi)始以 5 m/s2的加速度上升 ,則拉力 F在 1 s內(nèi)對(duì)物體做的功為多大 ?拉力 F在1 s末的瞬時(shí)功率是多大 ?(g取 10 m/s2) 解析 :對(duì)物體和滑輪受力分析 ,由牛頓第二定律得 :2Fmg=ma. 由運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律可得在 1 s內(nèi)物體上升的高度和 1 s末的速度分別為 . 根據(jù)動(dòng)滑輪的特點(diǎn)及功的定義可得 ,在 1 s內(nèi)力F做的功為 W=F2h. 1 s末力 F對(duì)物體做功的瞬時(shí)功率為 P=F2v. 聯(lián)立上述方程 ,代入數(shù)據(jù)可得 :W= J,P=75 W. 1 2,2h a t v a t??題型三 ti xing san機(jī)車(chē)的啟動(dòng)問(wèn)題 【 例 3】 (2020濟(jì)寧模擬 )汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為 60 kW,汽車(chē)的質(zhì)量為 5 103 kg,汽車(chē)在水平路面上行駛時(shí) ,阻力是車(chē)重的 (g取10 m/s2),試求 : (1)若汽車(chē)保持額定功率不變從靜止啟動(dòng) ,汽車(chē)所能達(dá)到的最大速度是多大 ?當(dāng)汽車(chē)的加速度為 2 m/s2時(shí)速度是多大 ? (2)若汽車(chē)從靜止開(kāi)始 ,保持以 m/s2的加速度做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) ,這一過(guò)程能維持多長(zhǎng)時(shí)間 ? 解析 :汽車(chē)運(yùn)動(dòng)中所受阻力大小為 :Ff=① (1)當(dāng) a=0時(shí)速度最大 ,牽引力最小等于 Ff的大小 ,則最大速度 ② 聯(lián)立①②解得 :vmax=12 m/s. 設(shè)汽車(chē)加速度為 2m/s2時(shí)牽引力為 F1, 由牛頓第二定律 :F1Ff=ma③ 此時(shí)汽車(chē)速度 ④ 聯(lián)立③④并代入數(shù)據(jù)得 v1=4 m/s. maxfPvF?1 1PvF? (2)當(dāng)汽車(chē)以 a39。= m/s2勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí) ,設(shè)牽引力為 F2. 由牛頓第二定律 :F2Ff=ma39。⑤ 汽車(chē)勻加速過(guò)程所能達(dá)到的最大速度 ⑥ 聯(lián)立①⑤⑥并代入數(shù)據(jù)解得 : . 答案 :(1)12 m/s 4 m/s (2)16 s 2tPvF?16tvtsa???方法總結(jié) :機(jī)車(chē)啟動(dòng)問(wèn)題一定要注意是恒定功率啟動(dòng)還是勻加速啟動(dòng) ,但不管是哪一種啟動(dòng)方式 ,對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)而言 P=Fv對(duì)任何一個(gè)時(shí)刻總是成立的 ,其中 F為牽引力 ,而不是車(chē)輛所受的合外力 ,牛頓第二定律 FFf=ma也總是成立的 ,利用以上兩個(gè)關(guān)系式與運(yùn)動(dòng)學(xué)公式即可解決此類(lèi)問(wèn)題 . 創(chuàng)新預(yù)測(cè) 3汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率為 60 kW,汽車(chē)的質(zhì)量為 4 t,當(dāng)它行駛在坡度為 sinα=長(zhǎng)直公路上時(shí) ,如圖 5114所示 ,所受摩擦力為車(chē)重的 (g取 10 m/s2),求 : (1)汽車(chē)所能達(dá)到的最大速度 vmax. (2)若汽車(chē)從靜止開(kāi)始以 m/s2的加速度做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) ,則此過(guò)程能維持多長(zhǎng)時(shí)間 ? (3)當(dāng)汽車(chē)以 m/s2的加速度勻加速行駛的速度達(dá)到最大值時(shí) ,汽車(chē)做功多少 ? 解析 :(1)汽車(chē)在坡路上行駛 ,所受阻力由兩部分構(gòu)成 ,即 Ff=
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