高考物理大一轮复习 第五章 第一节 功和功率课件.ppt

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,第五章 机械能及其守恒定律,,第五章 机械能及其守恒定律, 考纲展示 1．功和功率Ⅱ 2．动能和动能定理Ⅱ 3．重力做功与重力势能Ⅱ 4．功能关系、机械能守恒定律及其应用Ⅱ 实验五：探究动能定理 实验六：验证机械能守恒定律,2016高考导航, 热点视角 1．对基本概念的考查往往涉及对概念的理解，一般以选择题的形式出现． 2．动能定理是高考考查的重点，考查形式有选择题，也有计算题．计算题中单纯考查动能定理的题目较少，往往与其他知识综合在一起考查． 3．机械能守恒定律的考查往往出现在综合题中，主要考查其在生产、生活和科技中的应用，题目中经常会涉及牛顿运动定律、平抛运动、圆周运动等知识．,,第五章 机械能及其守恒定律,第一节 功和功率,,第五章 机械能及其守恒定律,一、功 1．做功的两个必要条件：______和物体在力的方向上发生的_______________． 2．公式：W＝__________. 适用于____________做功．其中α为F、l方向间夹角，l为物体对地的位移．,力,位移,Fl cosα,恒力,3．功的正负判断 (1)α90°，力对物体做______功，或说物体克服该力做功. (3)α＝90°，力对物体不做功． 特别提示：功是标量，比较做功多少看功的绝对值．,正,负,1.(单选)(2015·广州模拟)如图所 示，拖着旧橡胶轮胎跑是身体耐力训练的一 种有效方法．如果某受训者拖着轮胎在水 平直道上跑了100 m，那么下列说法正确的是( ) A．轮胎受到地面的摩擦力对轮胎做了负功 B．轮胎受到的重力对轮胎做了正功 C．轮胎受到的拉力对轮胎不做功 D．轮胎受到地面的支持力对轮胎做了正功,A,二、功率 1．定义：功与完成这些功所用时间的__________． 2．物理意义：描述力对物体做功的____________． 3．公式 (1)定义式：P＝______，P为时间t内的____________． (2)推论式：P＝_______________.(α为F与v的夹角),比值,快慢,平均功率,2.(多选)位于水平面上的物体在水平恒力F1作用下，做速度为v1的匀速运动；若作用力变为斜向 上 的 恒 力F2，物体做速度为v2的匀速运动，且F1与F2功率相同．则可能有( ) A．F2＝F1，v1v2 B．F2＝F1，v1F1，v1v2 D．F2F1，v1v2,BD,考点一 恒力做功的计算,考点二 功率的计算,考点三 机车启动问题的分析,考点一 恒力做功的计算 1．恒力做的功 直接用W＝Flcos α计算．不论物体 做直 线运 动 还是曲 线 运动，上式均适用． 2．合外力做的功 方法一：先求合外力F合，再用W合＝F合lcos α求 功．适 用 于F合为恒力的过程． 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．,如图所示，质量为m的小球用长为L的轻绳悬挂于O点，用水平恒力F拉着小球从最低点运动到使轻绳与竖直方向成θ角的位置，求此过程中，各力对小球做的功及总功．,[答案] 见解析,[总结提升] (1)在求力做功时，首先要区分是求某个力的功还是合力的功，是求恒力的功还是变力的功． (2)恒力做功与物体的实际路径无关，等于力与物体在力方向上的位移的乘积，或等于位移与在位移方向上的力的乘积．,1.(单选)(2014·高考新课标全国卷Ⅱ)一物体静止在粗糙水平地面上．现用一大小为F1的水平拉力拉动物 体，经过一段时间后其速度变为v.若将水平拉力的大小改 为 F2，物体从静止开始经过同样的时间后速度变为2v.对于上述两个过程，用WF1、WF2分别表示拉力F1、F2所做的功，Wf1、Wf2 分别表示前后两次克服摩擦力所做的功，则( ) A．WF24WF1，Wf22Wf1 B．WF24WF1，Wf2＝2Wf1 C．WF24WF1，Wf2＝2Wf1 D．WF24WF1，Wf22Wf1,C,考点二 功率的计算,注意：对于α变化的不能用P＝Fvcos α计算平均功率．,(多选)(2015·海口模拟)质量为m的物体静止 在光滑 水平面上，从t＝0时刻开始受到水平力的作用．力的大小F与时间t的关系如图所示，力的方向保持不变，则( ),BD,[审题点睛] (1)求瞬时功率时，先明确所用公式，再确定该时刻的力和速度； (2)求平均功率时，先明确所用公式及研究的过程，再确定功和时间．,[总结提升] 计算功率的基本思路： (1)首先要明确所求功率是平均功率还是瞬时 功率，对应于某一过程的功率为平均功率，对应于 某一 时刻 的功率 为 瞬 时功率． (2)求瞬时功率时，如果F与v不同向，可用力F 乘以 F方向的分速度，或速度v乘以速度v方向的分力求解．,2.(单选)(2015·洛阳模拟)把A、B两小 球在离地面同一高度处以相同大小的初速度v0 分别沿水平方向和竖直方向抛出，不计空气 阻力，如图所示，则下列说法正确的是( ) A．两小球落地时速度相同 B．两小球落地时，重力的瞬时功率相同 C．从开始运动至落地，重力对两小球做的功相同 D．从开始运动至落地，重力对两小球做功的平均功率相同,C,考点三 机车启动问题的分析 1．两种启动方式的比较,加速度减小的加速直线运动,以vm匀速直线运动,加速度减小的加速运动,无,某汽车发动机的额 定功率为60 kW，汽车质量为 5 t，汽车在运动中所受阻力的大小恒为车重的0.1倍．(g取10 m/s2) (1)若汽车以额定功率启动，则汽 车所能 达到的最大速度是多少？当汽车速度达到5 m/s时，其加速度是多少？ (2)若汽车以恒定加速度0.5 m/s2启 动，则其匀加速过程能维持多长时间？ [审题点睛] (1)达到最大速度时，汽车处于什么状态？ (2)v＝5 m/s时，牵引力多大？ (3)以加速度0.5 m/s2启动时，牵引力多大？此阶段能达到的最大速度为多少？,[答案] (1)12 m/s 1.4 m/s2 (2)16 s,[规律总结] 分析机车启动问题时的注意事项 (1)在用公式P＝Fv计算机车的功率时，F是指机车的牵引力而不是机车所受到的合力． (2)恒定功率下的加速一定不是匀加速，这种加速过程发动机做的功可用W＝Pt计算，不能用W＝Fl计算(因为F是变力)． (3)以恒定牵引力加速时的功率一定不恒定，这种加速过程发动机做的功常用W＝Fl计算，不能用W＝Pt计算(因为功率P是变化的)．,B,思想方法——变力做功的求解方法 一、动能定理法 动能定理既适用于直线运动，也适用于曲线运动，既适用于求恒力功也适用于求变力功．因使用动能定理可由动能的变化来求功，所以动能定理是求变力做功的首选．,B,2.用锤子击打钉子，设木板对钉子的阻力跟钉子 进入木板的深度成正比，每次击打钉子时锤子对钉子做的功相同．已知第一次击打钉子时，钉子进入的深度为1 cm，则第二次击打时，钉子进入的深度是多少？,[答案] 0.41 cm,三、微元法 当物体在变力的作用下做曲线运动时，若力的方向与物体运动的切线方向之间的夹角不变，可将曲线分成 无限 个小 元段，每一小元段可认为恒力做功，总功即为各个小元段做功的代数和．通过微元法不难得 到，在 往返的 运动中，摩 擦力、空气阻力做的功，其大小等于力和路程的乘积．,3.如图所示，质量m＝2.0 kg的物体用 长R＝5 m的绳拴着，绳的另一端固定在水平桌 面上，今用大小始终为10 N的水平力F拉着物体 从A点运动到B点，F的方向始终与绳的夹角为 127°，g取10 m/s2，求： (1)拉力F做的功； (2)克服摩擦力做的功(已知物体与桌面的动摩擦因数 μ＝0.2)．,[答案] (1)42 J (2)21 J,四、等效转换法 若某一变力的功和某一恒力的功相等，即效果相同，则可以通过计算该恒力做的功，求出该变力做的功，从而使问题变得简单，也就是说通过关联点，将变力 做功转化 为恒力 做功，这种方法称为等效转换法．,4.如图所示，某人用大小不变的力F拉着放在光滑水平面上的物体，开始时与物体相连接的绳与水平面 间的夹角是α，当拉力F作用一段时间后，绳与水平面间的夹 角为β.已知图中的高度是h，求绳的拉力FT对物体所做的功．假 定 绳的质量、滑轮质量及绳与滑轮间的摩擦不计．,五、图象法 由于功W＝Fx，则在F－x图象中图线和x轴所围图形的面积表示F做的功．在x轴上方的“面积”表示正功，x轴下方的“面积”表示负功．,5.一物体所受的力F随位移x变化的图象如图所示，求在这一过程中，力F对物体做的功为多少？,[答案] 6 J,六、用W＝Pt计算 机车以恒定功率P行驶的过程，随速度增加牵引力不断减小，此时牵引力所做的功不能用W＝Fx来计算，但因功率恒定，可以用W＝Pt计算．,6.汽车的质量为m，输出功率恒为P，沿平直公路前进距离s的过程中，其速度由v1增至最大速度v2.假定汽车在运动过程中所受阻力恒定，求汽车通过距离s所用的时间．,