2019高中物理 第3章 动能的变化与机械功 3.2.1 研究功与功率(一)学案 沪科版必修2.doc

13.2.13.2.1 研究功与功率研究功与功率( (一一) )学习目标 1.理解功的概念，知道做功的两个因素.2.明确功是标量，会用功的公式进行计算.3.理解正功、负功的含义.4.会计算变力做功，会计算多个力的总功一、功1公式：WFscos ，其中F、s、分别为力的大小、位移的大小、力与位移方向的夹角即力对物体所做的功，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2单位：国际单位制中，功的单位是焦耳，符号是 J.二、正功和负功1力对物体做正功和负功的条件由WFscos 可知(1)当 00，力对物体做正功； 2(2)当WB BWAWBCWA<WB D无法确定答案 B解析 设斜面AD、BD与水平面CD所成夹角分别为、，根据功的公式，得WAmgcos ·lADmglCD，WBmgcos ·lBDmglCD，所以 B 正确【考点】恒力做功的计算13【题点】单个力做功的计算8.(多选)如图 4 所示，用恒定的拉力F拉置于光滑水平面上的质量为m的物体，由静止开始运动时间t，拉力F斜向上与水平面夹角为60°.如果要使拉力做的功变为原来的 4 倍，在其他条件不变的情况下，可以将(物体始终未离开水平面)( )图 4A拉力变为 2FB时间变为 2tC物体质量变为m 2D拉力大小不变，但方向改为与水平面平行答案 ABD解析 位移sat2t2，WFscos 60°t2，当F2F时，1 21 2Fcos 60° mF2cos2 60° 2mW4W，当t2t时，W4W；当mm时，W2W；当0°时，W4W，由1 2此可知，C 错，A、B、D 对【考点】恒力做功的计算【题点】单个力做功的计算9(多选)一质量为m50 kg 的滑雪运动员由某一高度无初速度沿直线下滑，经测量可知出发点距离底端的高度差为h30 m，斜坡的倾角大小为30°，该运动员在下滑的过程中所受的摩擦力大小为f200 N，重力加速度取g10 m/s2，装备质量不计则( )A合外力对运动员所做的功为 3 000 JB摩擦力对运动员所做的功为 12 000 JC重力对运动员所做的功为 15 000 JD支持力对运动员所做的功为 15 000 J3答案 AC解析 由于滑雪运动员的高度下降了 30 m，则重力对滑雪运动员所做的功为WGmgh50×10×30 J15 000 J，C 正确；摩擦力对运动员所做的功为Wff·14200× J12 000 J，B 错误；由于支持力的方向与运动员的运动方向始h sin 30°30 1 2终垂直，则支持力对运动员所做的功为0，D 错误；合外力对运动员所做的功为WWGWNWf15 000 J0 J12 000 J3 000 J，A 正确【考点】恒力做功的计算【题点】合力做功或外力做功之和的计算考点三 变力做功的计算10(多选)如图 5 所示，质量为m的小球，由半径为R的半球面的上端A以初速度v0滑下，B为最低点，滑动过程中所受到的摩擦力大小恒为f.则( )图 5A从A到B过程，重力做功为mgR1 2B从A到B过程，弹力做功为零C从A到B过程，摩擦力做功为 Rf1 4D从A滑到C后，又滑回到B，这一过程摩擦力做功为 Rf3 2答案 BD解析 从A到B过程，重力做功WGmgR，选项 A 错误；弹力始终与位移方向垂直，弹力做功为零，选项 B 正确；摩擦力方向始终与速度方向相反，利用分段求和的方法可知摩擦力做功为：W1fsABf Rf，选项 C 错误；同理由ACB过程，摩擦(1 4× 2R)1 2力做功W2WACWCBf Rf，选项 D 正确(1 2× 2R) f (14× 2R)3 2【考点】变力功的计算【题点】摩擦力做功与微元法的应用二、非选择题11(功的计算)(1)用起重机把质量为 200 kg 的物体匀速提高了 5 m，钢绳的拉力做了多少功？重力做了多少功？物体克服重力做了多少功？这些力的总功是多少？(取g10 m/s2)(2)若(1)中物体匀加速上升，仍将物体提高了 5 m，加速度a2 m/s2，绳的拉力做了多少功？物体所受各力的总功是多少？15答案 (1)1.0×104 J 1.0×104 J 1.0×104 J 0(2)1.2×104 J 2×103 J解析 (1)物体匀速提升，由平衡条件：Fmg2.0×103 N钢绳的拉力做功：WFFh2.0×103×5 J1.0×104 J重力做功：WGmgh2.0×103×5 J1.0×104 J物体克服重力做功 1.0×104 J这些力所做的总功是：W总WFWG0即这些力所做的总功是 0.(2)根据牛顿第二定律Fmgma所以Fmgma2 400 NWFFh2 400×5 J1.2×104 J各力做的总功也等于合外力做的功W总mah2.0×103 J.【考点】恒力做功的计算【题点】合力做功或外力做功之和的计算12.(功的计算)如图 6 所示，用沿斜面向上、大小为 800 N 的力F，将质量为 100 kg 的物体沿倾角为 37°的固定斜面由底端匀速地拉到顶端，斜面长L5 m，物体与斜面间的动摩擦因数为 0.25.求这一过程中：(g取 10 m/s2，sin 37°0.6，cos 37°0.8)图 6(1)物体的重力所做的功；(2)摩擦力所做的功；(3)物体所受各力的合力所做的功答案 (1)3 000 J (2)1 000 J (3)0解析 物体受力情况如图所示16(1)WGmgLsin 37°3 000 J(2)fNmgcos 37°WffLmgcos 37°·L1 000 J(3)解法一 WFFL4 000 JWWFWGWf0解法二 物体做匀速运动，F合0故 W0.