第六章　第1课时　功、功率　机车启动问题公开课教案教学设计课件资料.docx

考情分析

试题情境

生活实践类

体育运动中功和功率问题，风力发电功率计算，蹦极运动、过山车等能量问题，汽车启动问题，生活、生产中能量守恒定律的应用

学习探究类

变力做功的计算，机车启动问题，单物体机械能守恒，用绳、杆连接的系统机械能守恒问题，含弹簧系统机械能守恒问题，传送带、板块模型的能量问题

第1课时功、功率机车启动问题

目标要求1.理解功的概念，会判断功的正负，会计算功的大小。2.理解功率的概念，掌握功率的两个公式，会计算平均功率和瞬时功率。3.会分析两种机车启动方式中各物理量的变化并能进行相关计算。

考点一恒力做功的分析和计算

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位移。

2．公式：W＝Flcosα。

(1)α是力与位移方向之间的夹角，l为力的作用点的位移。

(2)该公式只适用于恒力做功。

3．功的正负

(1)当0≤α＜90°时，W＞0，力对物体做正功。

(2)当90°＜α≤180°时，W＜0，力对物体做负功，或者说物体克服这个力做了功。

(3)当α＝90°时，W＝0，力对物体不做功。

4．计算功的方法

(1)恒力做的功

①直接用W＝Flcosα计算。

②合外力做的功

方法一：先求合外力F合，再用W合＝F合lcosα求功。

方法二：先求各个力做的功W1、W2、W3、…，再应用W合＝W1＋W2＋W3＋…求合外力做的功。

方法三：利用动能定理W合＝Ek2－Ek1。

(2)求变力做功的常用方法

①微元法求变力做功

将物体的位移分割成许多小段，因每一小段很小，每一小段上作用在物体上的力可以视为恒力，这样就将变力做功转化为在无数个无穷小的位移上的恒力所做功的代数和。

②平均值法求变力做功

若物体受到的力的方向不变，而大小随位移是呈线性变化的，即力随位移均匀变化时，则可以认为物体受到一大小为eq\x\to(F)＝eq\f(F1＋F2,2)的恒力作用，F1、F2分别为物体初、末态所受的力，然后用公式W＝eq\x\to(F)l求此力所做的功。

③用F－x图像求变力做功

在F－x图像中，图线与x轴所围“面积”的代数和就表示力F在这段位移所做的功，且位于x轴上方的“面积”为正功，位于x轴下方的“面积”为负功。

④用W＝Pt求变力做功

若机车以恒定功率行驶，在一定时间内机车牵引力做的功W＝Pt。

⑤应用动能定理求变力做功。

1．只要物体受力的同时又发生了位移，则一定有力对物体做功。(×)

2一个力对物体做了负功，则说明这个力一定阻碍物体的运动。(√)

3．力F1、F2做的功分别为10J和－15J，则力F1比F2做功多。(×)

4．功有正负，说明功是矢量，因此总功是所有外力做功的矢量和。(×)

思考高度相同均为h，倾角θ1θ2的两固定斜面，让质量均为m的物块沿斜面下滑，物块与斜面间的动摩擦因数均为μ，重力加速度为g，试分析重力做功与滑动摩擦力做功的特点。

答案重力做功均为WG＝mgh，只与高度有关，与路径无关；滑动摩擦力做功Wf＝－μmgcosθeq\f(h,sinθ)＝μmg·s底，与斜面底边长有关，与倾角无关。

例1(2024·浙江舟山市普陀中学期中)如图所示的索道，全长2176米，高度752米。索道缆车车厢内的地板及座椅始终保持水平，车厢内某游客端坐不动且未接触扶手，下列说法不正确的是()

A．在匀速上升阶段摩擦力对该游客做负功

B．在加速上升阶段支持力对该游客做正功

C．在减速上升阶段摩擦力对该游客做负功

D．整个上升过程重力对该游客做负功

答案A

解析游客受到的支持力竖直向上，重力竖直向下，若存在摩擦力可知摩擦力沿接触面即沿水平方向，当匀速上升时，游客不受摩擦力的作用，否则不能受力平衡，A错误；在加速上升阶段，支持力与位移方向的夹角为锐角，故此时支持力对该游客做正功，B正确；在减速上升阶段，加速度沿索道方向斜向下，可知此时游客受到的摩擦力方向与位移方向的夹角为钝角，故摩擦力对该游客做负功，C正确；重力方向始终竖直向下，在整个上升过程中与位移方向的夹角始终为钝角，故重力对该游客做负功，D正确。

例2如图所示，升降机内斜面的倾角θ＝30°，质量为2kg的物体置于斜面上始终不发生相对滑动，在升降机以5m/s的速度匀速上升4s的过程中。g取10m/s2，求：

(1)斜面对物体的支持力所做的功；

(2)斜面对物体的摩擦力所做的功；

(3)物体重力所做的功；

(4)合外力对物体所做的功。

答案(1)300J(2)100J(3)－400J(4)0

解析物体置于升降机内随升降机一起匀速运动过程中，处于受力平衡状态，受力分析如图所示

由平衡条件得Ffcosθ－FNsinθ＝0，

Ffsinθ＋FNcosθ－mg＝0

代入