高考物理一輪復習 第5章 機械能 基礎課時12 功和功率課件.ppt

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高考導航 基礎課時12功和功率 知識梳理 知識點一 功1 做功的兩個要素 1 作用在物體上的 2 物體在力的方向上發(fā)生的 2 公式 W 1 是力與 方向之間的夾角 l為物體對地的位移 2 該公式只適用于 做功 恒力 位移 Flcos 位移 力 3 功的正負 正功 不做功 負功 思考 一陣風水平吹過 將熟透的蘋果從兩米高的枝頭吹落 若蘋果重2N 風力恒為3N 下落的水平位移為1m 1 蘋果下落過程中 重力和風力各做多少功 2 重力和風力對蘋果做的總功能不能用平行四邊形定則來求 若不能應該怎么求 所做總功為多少 總結出兩個力的總功的求法 知識點二 功率1 定義 功與完成這些功所用時間的 2 物理意義 描述力對物體 3 公式 平均功率 2 P 為F與v的夾角 v為平均速度 則P為 v為瞬時速度 則P為 4 額定功率 機械正常工作時輸出的 功率 平均功率 瞬時功率 最大 做功的快慢 比值 Fvcos 思考 汽車以不同方式啟動 一次以恒定功率啟動 一次勻加速啟動 1 用公式P Fv研究汽車啟動問題時 力F是什么力 2 以恒定功率啟動時 汽車的加速度變化嗎 做什么運動 3 汽車上坡的時候 司機師傅必須換擋 其目的是什么 1 多選 下列說法正確的是 A 一個力對物體做了負功 則說明這個力一定阻礙物體的運動B 滑動摩擦力可能做負功 也可能做正功 靜摩擦力對物體一定不做功C 作用力做正功時 反作用力一定做負功D 據(jù)P Fv可知 發(fā)動機功率一定時 交通工具的牽引力與運動速度成反比答案AD 診斷自測 答案BD 3 起重機以1m s2的加速度將質量為1000kg的貨物由靜止開始勻加速向上提升 g取10m s2 則在1s內起重機對貨物做的功是 A 500JB 4500JC 5000JD 5500J解析貨物的加速度向上 由牛頓第二定律有 F mg ma 起重機的拉力F mg ma 11000N 做功為W Fl 5500J 故D正確 答案D 4 2016 瑞安高三檢測 如圖1所示 兩個物體與水平地面間的動摩擦因數(shù)相等 它們的質量也相等 在甲圖用力F1拉物體 在乙圖用力F2推物體 夾角均為 兩個物體都做勻速直線運動 通過相同的位移 設F1和F2對物體所做的功分別為W1和W2 物體克服摩擦力做的功分別為W3和W4 下列判斷正確的是 圖1A F1 F2B W1 W2C W3 W4D W1 W3 W2 W4 解析由共點力的平衡可知 F1cos mg F1sin F2cos mg F2sin 則F1 F2 A錯誤 由W Fxcos 位移大小相等 夾角相等 則有W1 W2 B錯誤 由f滑 FN 可知f1 mg F1sin f2 mg F2sin 則有W3 W4 C錯誤 兩物體都做勻速直線運動 合外力做功之和為零 則有W1 W3 W2 W4 所以正確選項為D 答案D 5 如圖2所示 某質點在外力作用下運動的速度 時間圖線按余弦規(guī)律變化 則下列說法中正確的是 圖2A 在0 t1時間內 外力做正功B 在0 t1時間內 外力的功率逐漸增大C 在t2時刻 外力的功率最大D 在t1 t3時間內 外力做的總功為零 解析在0 t1時間內 質點速度減小 動能減小 由動能定理可知 外力做負功 選項A錯誤 v t圖線的斜率表示加速度 0時刻 v t圖線斜率為零 加速度為零 合外力為零 外力的功率為零 t1時刻 合外力最大 速度為零 外力的功率為零 0 t1時間內速度逐漸減小 合外力逐漸增大 所以外力的功率先增大后減小 選項B錯誤 在t2時刻 外力為零 速度最大 外力的功率為零 選項C錯誤 由于t1時刻和t3時刻質點速度均為零 動能為零 由動能定理可知 外力做的總功為零 選項D正確 答案D 考點一正 負功的判斷及計算1 判斷力是否做功及做正 負功的方法 2 計算功的方法 1 恒力做的功直接用W Flcos 計算 2 合外力做的功方法一 先求合外力F合 再用W合 F合lcos 求功 方法二 先求各個力做的功W1 W2 W3 再應用W合 W1 W2 W3 求合外力做的功 3 變力做的功 應用動能定理求解 用W Pt求解 其中變力的功率P不變 常用方法還有轉換法 微元法 圖象法 平均力法等 求解時根據(jù)條件靈活選擇 例1 多選 如圖3所示 傾角為 的斜劈放在水平面上 斜劈上用固定的豎直擋板擋住一個光滑的質量為m的小球 當整個裝置沿水平面以速度v向左勻速運動時間t時 以下說法正確的是 圖3 答案ACD 方法提煉1 求解恒力做功的流程圖 2 求解恒力做功的兩個關鍵 1 恒力做功大小只與F l 這三個量有關 與物體是否還受其他力 物體運動的速度 加速度等其他因素無關 也與物體運動的路徑無關 2 F與l必須具備同時性 即l必須是力F作用過程中物體的位移 變式訓練 1 2014 新課標全國卷 16 一物體靜止在粗糙水平地面上 現(xiàn)用一大小為F1的水平拉力拉動物體 經過一段時間后其速度變?yōu)関 若將水平拉力的大小改為F2 物體從靜止開始經過同樣的時間后速度變?yōu)?v 對于上述兩個過程 用WF1 WF2分別表示拉力F1 F2所做的功 Wf1 Wf2分別表示前后兩次克服摩擦力所做的功 則 A WF2 4WF1 Wf2 2Wf1B WF2 4WF1 Wf2 2Wf1C WF2 4WF1 Wf2 2Wf1D WF2 4WF1 Wf2 2Wf1 答案C 例2 一臺起重機從靜止開始勻加速地將一質量m 1 0 103kg的貨物豎直吊起 在2s末貨物的速度v 4m s 起重機在這2s內的平均輸出功率及2s末的瞬時功率分別為 g取10m s2 A 2 4 104W2 4 104WB 2 4 104W4 8 104WC 4 8 104W2 4 104WD 4 8 104W4 8 104W 答案B 特別提醒要明確所求功率是平均功率還是瞬時功率 對應于某一過程的功率為平均功率 對應于某一時刻的功率為瞬時功率 變式訓練 2 多選 如圖4所示 某一百貨商場內自動電梯以恒定速度v0勻速上升 一個質量為m的人沿電梯勻速往上走 在時間t內走完此電梯 若電梯長為l 電梯斜面傾角為 則 圖4 答案BC 考點三機車的兩種啟動模型的分析 例3 2015 新課標全國卷 17 一汽車在平直公路上行駛 從某時刻開始計時 發(fā)動機的功率P隨時間t的變化如圖5所示 假定汽車所受阻力的大小f恒定不變 下列描述該汽車的速度v隨時間t變化的圖線中 可能正確的是 圖5 答案A 變式訓練 3 一列火車總質量m 500t 發(fā)動機的額定功率P 6 105W 在軌道上行駛時 軌道對列車的阻力Ff是車重的0 01倍 取g 10m s2 1 求列車在水平軌道上行駛的最大速度 2 在水平軌道上 發(fā)動機以額定功率P工作 求當行駛速度為v1 1m s和v2 10m s時 列車的瞬時加速度a1 a2的大小 3 列車在水平軌道上以36km h的速度勻速行駛時 求發(fā)動機的實際功率P 4 若列車從靜止開始 保持0 5m s2的加速度做勻加速運動 求這一過程維持的最長時間 答案 1 12m s 2 1 1m s20 02m s2 3 5 105W 4 4s 1 多選 2016 江蘇南通模擬 如圖6所示 質量為m的木塊放在傾角為 的斜面上 與斜面一起水平向左勻速運動 木塊 圖6A 對斜面的壓力大小為mgcos B 所受的支持力對木塊不做功C 所受的摩擦力對木塊做負功D 所受的摩擦力方向可能沿斜面向下 解析木塊隨斜面一起水平向左勻速運動 根據(jù)平衡條件可知木塊對斜面的壓力大小為mgcos 選項A正確 木塊所受的支持力與木塊位移的夾角為銳角 所以木塊所受支持力對木塊做正功 選項B錯誤 木塊所受的摩擦力方向一定沿斜面向上 與木塊位移的夾角為鈍角 所以木塊所受的摩擦力對木塊做負功 選項C正確 D錯誤 答案AC 2 如圖7所示 小球在水平拉力作用下 以恒定速率v沿豎直光滑圓軌道由A點運動到B點 在此過程中拉力的瞬時功率變化情況是 圖7A 逐漸減小B 逐漸增大C 先減小 后增大D 先增大 后減小 答案B 3 2015 海南單科 3 假設摩托艇受到的阻力的大小正比于它的速率 如果摩托艇發(fā)動機的輸出功率變?yōu)樵瓉淼?倍 則摩托艇的最大速率變?yōu)樵瓉淼?答案D 4 多選 起重機的鋼索將重物由地面吊到空中某個高度 其鋼索拉力的功率隨時間變化的圖象如圖8所示 則 圖8A 0 t1時間內 若拉力不變 重物變加速上升B t1 t2時間內 若拉力不變 重物勻加速上升C t2 t3時間內 若拉力不變 重物勻減速上升D 在t2時刻 重物所受拉力突然減小 解析題給鋼索拉力的功率隨時間變化的圖象 在t1 t2時刻功率突然減小 由于速度不能突變 由P Fv可知 只能是拉力突然減小 故選項D正確 0 t1時間內 拉力的功率隨時間均勻增大 由P Fv v at可知 重物做勻加速直線運動 選項A錯誤 t1 t2時間內 功率不變 拉力不變 由P Fv可知 重物勻速上升 選項B錯誤 t2 t3時間內 鋼索拉力的功率隨時間均勻減小 由P Fv可知 若拉力不變 重物勻減速上升 選項C正確 答案CD 5 如圖9所示 一質量為2 103kg的小汽車從傾斜路面上以20m s的速度經A點駛入泥濘的水平路面 行駛200m路程后到達B點 速度降為5m s 此后速度保持恒定 已知整個過程中汽車發(fā)動機的輸出功率恒為40kW 求 圖9 1 在泥濘路面上行駛時 汽車受到的阻力 2 速度為10m s時 汽車的加速度 答案 1 8000N 2 2m s2與速度的方向相反