新课程方案与课标培训心得物理:功和功率典型问题
新课程方案与课标培训心得物理:功和功率典型问题3.功的正负2.公式:W=Flcos α(1)α是力与位移方向之间的夹角,l是物体对地的位移。(2)该公式只适用于恒力做功。
【预备知识】
一、功1.做功的两个要素
(1)作用在物体上的力。
(2)物体在力的方向上发生的位移。
2.公式:W=Flcos α
(1)α是力与位移方向之间的夹角,l是物体对地的位移。
(2)该公式只适用于恒力做功。
3.功的正负
【注意】功是标量,正负不表示大小,正功表示动力做功,负功表示阻力做功
二、功率1.物理意义:描述力对物体做功的快慢。
2.公式
(1)P=W/t (P为时间t内的平均功率)。
(2)P=Fvcosα(α为F与v的夹角)。
若v为平均速度,则P为平均功率;若v为瞬时速度,则P为瞬时功率。
【典型问题】
要点一 功的分析和计算1.功的正负的判断方法
(1)恒力做功的判断:若物体做直线运动,依据力与位移的夹角来判断。
(2)曲线运动中功的判断:若物体做曲线运动,依据F与v的方向夹角来判断。
当0≤α<90°,力对物体做正功;
90°<α≤180°,力对物体做负功;
α=90°,力对物体不做功。
(3)依据能量变化来判断:根据功是能量转化的量度,若有能量转化,则必有力对物体做功。此法常用于两个相联系的物体之间的相互作用力做功的判断。
2.功的计算方法
(1)恒力做功
(2)变力做功
②当变力的功率P一定时,可用W=Pt间接求功,如机车以恒定功率启动时;
③将变力做功转化为恒力做功:当力的大小不变,而方向发生变化时,这类力的功(或克服该力的功)等于力和路程的乘积。
如:将质量为m的小球向上抛出,小球上升的最大高度为h,若阻力恒为f,则:重力做功——恒力的功W=0;
阻力做功——变力的功
W f =(-fh) (-fh)=-f·2h
(3)总功的计算
①先求合力,再求合力的功—合力恒定;
②先求每个力的功,再求各功的代数和。
要点二 功率的分析和计算1.平均功率的计算方法
2.瞬时功率的计算方法
(1)利用公式P=F·vcos θ,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。
问题示例:如物体做平抛运动时,某时刻重力的功率P=mg·vcos θ=mg·vy
(3)P=Fv·v,其中Fv为物体受的外力F在速度v方向上的分力。
【注意】求力做功的功率时的基本思路
要点三 机车启动问题1.机车的输出功率
P=Fv,其中F为机车的牵引力,v为机车运动速度。
2.两种启动方式的比较
3.几个重要关系式
(1)讨论机车启动的两个基本关系式:P=Fv;F-F阻=ma.
(2)无论哪种启动过程,机车对应功率P的最大速度都等于其匀速运动时的速度,即
(2)机车以恒定加速度启动时,当功率达到最大时,不能匀加速了,但速度不是最大,即
【注意】分析机车启动问题应注意的三点
(1)机车启动的方式不同,机车运动的规律就不同,其功率P、速度v、加速度a、牵引力F等受以上两个基本关系的约束,分析图象时应注意坐标轴的意义及图象变化所描述的规律。
(2)以恒定功率加速时,机车做变加速运动,牵引力F是变力,发动机做的功可用W=Pt计算,不能用W=Fl 计算。
(3)以恒定加速度启动时,牵引力F恒定,机车的功率P一定不恒定,发动机做的功可用W=Fl计算,不能用 W=Pt计算