高考物理一輪總復(fù)習(xí) 專題五 第1講 功和功率課件 新人教版.ppt

《高考物理一輪總復(fù)習(xí) 專題五 第1講 功和功率課件 新人教版.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高考物理一輪總復(fù)習(xí) 專題五 第1講 功和功率課件 新人教版.ppt（48頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

專題五 機(jī)械能 第1講功和功率 一 功 1 做功的必要條件 位移 Fscos 力和物體在力的方向上發(fā)生 2 公式 W 適用于恒力做功 其中 為F s 方向間的夾角 s為物體對(duì)地的位移 大小 方向 阻力 3 功的正負(fù) 功是標(biāo)量 只有 沒有 但有正負(fù) 正功表示力對(duì)物體做動(dòng)力功 負(fù)功表示力對(duì)物體做 功 往往說成是物體克服這個(gè)力做功 二 功率 做功的快慢 1 概念 功跟完成這些功所用時(shí)間的比值 2 功率的物理意義 描述物體 3 公式 1 P P為時(shí)間t內(nèi)的平均功率 2 P 為F與v的夾角 若v為平均速度 則P為 若v為瞬時(shí)速度 則P為 Fvcos 平均功率 瞬時(shí)功率 4 額定功率與實(shí)際功率 1 額定功率 長(zhǎng)時(shí)間正常工作而不損壞機(jī)械的最大輸出功率 2 實(shí)際功率 機(jī)械實(shí)際工作時(shí)的輸出功率 實(shí)際功率應(yīng)該小于或等于額定功率 基礎(chǔ)檢測(cè) 2016年安徽渦陽(yáng)檢測(cè) 如圖5 1 1所示 質(zhì)量相同的兩物體從同一高度同時(shí)由靜止開始運(yùn)動(dòng) A沿著固定在地面上的光滑斜面下滑 B做自由落體運(yùn)動(dòng) 兩物體分別到達(dá)地面時(shí) 下列說 法正確的是 圖5 1 1 A 重力的功WA WBB 重力的平均功率PA PBC 重力的瞬時(shí)功率PA PBD A B同時(shí)到達(dá)地面 答案 C 考點(diǎn)1判斷功的正負(fù) 重點(diǎn)歸納 1 根據(jù)力和位移方向之間的夾角判斷 此法常用于恒力做 功的判斷 2 根據(jù)力和瞬時(shí)速度方向的夾角判斷 此法常用于判斷質(zhì)點(diǎn)做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)變力做的功 夾角為銳角時(shí)做正功 夾角為鈍角時(shí)做負(fù)功 夾角為直角時(shí)不做功 3 根據(jù)能量變化來判斷 根據(jù)功是能量轉(zhuǎn)化的量度 若有能量轉(zhuǎn)化 則必有力對(duì)物體做功 系統(tǒng)的機(jī)械能增加 說明力對(duì)系統(tǒng)做正功 系統(tǒng)的機(jī)械能減少 說明力對(duì)系統(tǒng)做負(fù)功 此法常用于判斷相關(guān)聯(lián)的兩個(gè)物體之間相互作用力做的功 典例剖析例1 2016年廣東廣州執(zhí)信中學(xué)期中改編 如圖5 1 2所示 滑塊以速率v1沿斜面由底端向上滑行 至某一位置后返回 回到出發(fā)點(diǎn)時(shí)的速率變?yōu)関2 且v2 v1 則下列 A 全過程中重力做功為零 B 在上滑和下滑兩過程中 摩擦力均做負(fù)功 圖5 1 2 C 在上滑和下滑兩過程中 摩擦力做功相等D 在上滑和下滑兩過程中 摩擦力的平均功率相等 思維點(diǎn)撥 在滑塊整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中 摩擦力的方向始終和滑塊運(yùn)動(dòng)方向相反 是阻力 但摩擦力的大小 上滑位移和下滑位移的大小是相同的 但上滑 下滑時(shí)間不同 解析 因物體回到出發(fā)點(diǎn) 故位移為零 則全過程中重力做功為零 選項(xiàng)A正確 在上滑和下滑兩過程中 都要克服摩擦力做功 選項(xiàng)B正確 在上滑和下滑兩過程中 摩擦力做功均為Wf mgcos l 故在上滑和下滑兩過程中 摩擦力做功相等 選項(xiàng)C正確 物體上滑的加速度a上 gsin gcos 下滑的加速度 a下 gsin gcos 因上滑的加速度大于下滑 答案 D 考點(diǎn)練透 1 人造地球衛(wèi)星在橢圓軌道上運(yùn)行 在由圖5 1 3中的a點(diǎn) 運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的過程中 A 萬有引力對(duì)衛(wèi)星做正功B 萬有引力對(duì)衛(wèi)星做負(fù)功 圖5 1 3 C 萬有引力對(duì)衛(wèi)星先做正功 再做負(fù)功D 萬有引力對(duì)衛(wèi)星一直不做功答案 B 2 2016年福建師大附中期中 將質(zhì)量為m的物體在高空中以速率v水平向右拋出 由于風(fēng)力作用 經(jīng)過時(shí)間t后 物體下落一段高度 速率仍為v 方向與初速度相反 如圖5 1 4所示 在這一 運(yùn)動(dòng)過程中 下列關(guān)于風(fēng)力做功的說法 正確的是 A 風(fēng)力對(duì)物體不做功 圖5 1 4 D 由于風(fēng)力方向未知 不能判斷風(fēng)力的做功情況 答案 C 考點(diǎn)2 幾種求功的方法 重點(diǎn)歸納1 恒力做功的計(jì)算 W Fscos 2 總功的計(jì)算 1 若物體在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中 受力情況不變 則先求合外力F合 再應(yīng)用公式W合 F合scos 求功 其中 為合力F合與位移s的夾角 2 若物體在每一運(yùn)動(dòng)階段受力情況不同 則先求出每個(gè)力所做的功W1 W2 W3 Wn 再求W總 W1 W2 W3 Wn 3 變力做功的計(jì)算 1 當(dāng)變力的功率P一定時(shí) 可用W Pt求功 如機(jī)車恒功率啟動(dòng)時(shí) 2 將變力做功轉(zhuǎn)化為恒力做功 當(dāng)力的大小不變 而方向始終與運(yùn)動(dòng)方向相同或相反時(shí) 力所做的功等于力和路程 不是位移 的乘積 如滑動(dòng)摩擦力做功 空氣阻力做功等 當(dāng)力的方向不變 大小隨位移做線性變化時(shí) 可先求出 功 如彈簧彈力做功 3 作出變力F隨位移l變化的圖象 圖象與位移軸所圍的 面積 即為變力做的功 如圖5 1 5所示甲圖表示恒力F做的功W 乙圖表示變力F做的功W 丙圖中橫軸上方的面積表示正功 橫軸下方的面積表示負(fù)功 其總功等于正 負(fù)功的代數(shù)和 圖5 1 5 4 應(yīng)用動(dòng)能定理W Ek或功能關(guān)系W E 既可以求恒 力做的功 又可以求變力做的功 典例剖析例2 如圖5 1 6所示 一質(zhì)量為m 2 0kg的物體從半徑為R 5 0m的圓弧軌道的A端 在拉力作用下沿圓弧緩慢運(yùn)動(dòng)到B端 圓弧AB在豎直平面內(nèi) 拉力F大小始終為15N 方向始終與物體在該點(diǎn)的切線方向成37 角 圓弧所對(duì)應(yīng)的圓心角為45 BO邊在豎直方向 求在這一過程中 取g 10m s2 1 拉力F做的功 2 重力G做的功 3 圓弧面對(duì)物體的支持力FN做的功 4 圓弧面對(duì)物體的摩擦力Ff做的功 圖5 1 6 思維點(diǎn)撥 根據(jù)各個(gè)力的特點(diǎn) 是恒力還是變力 選擇相 應(yīng)的計(jì)算功的方法 解 1 將圓弧AB分成很多小段l1 l2 ln 拉力在每小段上做的功為W1 W2 Wn 因拉力F大小不變 方向始終與物體在該點(diǎn)的切線成37 角 所以W1 Fl1cos37 W2 Fl2cos37 Wn Flncos37 所以WF W1 W2 Wn F l1 l2 ln cos37 備考策略 在求解力做功的問題時(shí) 一定要注意分析是求恒力做的功還是變力做的功 如果是求變力做的功 看能否轉(zhuǎn)化為求恒力做功的問題 不能轉(zhuǎn)化的變力做功問題借助動(dòng)能定理和能量守恒定律來求解 2 重力G做的功WG mgR 1 cos45 29 3J 3 物體所受的支持力FN始終與物體的運(yùn)動(dòng)方向垂直 所以 0 4 因物體在拉力F作用下緩慢移動(dòng) 動(dòng)能不變 由動(dòng)能定理知WF WG Wf 0所以Wf WF WG 47 1J 29 3J 17 8J 考點(diǎn)練透 A 7J B 5J C 3 5J D 1J 答案 A 3 2016年甘肅天水期中 兩個(gè)相互垂直的力F1和F2作用在同一物體上 使物體運(yùn)動(dòng) 物體通過一段位移時(shí) 力F1對(duì)物體做功4J 力F2對(duì)物體做功3J 則力F1與F2的合力對(duì)物體做的功為 4 如圖5 1 7所示 固定的光滑豎直桿上套著一個(gè)滑塊 用輕繩系著滑塊繞過光滑的定滑輪 以大小恒定的拉力F拉繩 使滑塊從A點(diǎn)起由靜止開始上升 若從A點(diǎn)上升至B點(diǎn)和從B點(diǎn)上升至C點(diǎn)的過程中拉力F做的功分別為W1和W2 滑塊經(jīng) B C兩點(diǎn)的動(dòng)能分別為EkB和EkC 圖中AB BC 則 A W1 W2B W1 W2C W1 W2 D 無法確定W1和W2的大小關(guān)系 圖5 1 7 解析 繩子對(duì)滑塊做的功為變力做功 可以通過轉(zhuǎn)換研究對(duì)象 將變力的功轉(zhuǎn)化為恒力的功 因繩子對(duì)滑塊做的功等于拉力F對(duì)繩子做的功 而拉力F為恒力 W F l l為繩拉滑塊過程中力F的作用點(diǎn)移動(dòng)的位移 大小等于滑輪左側(cè)繩長(zhǎng)的縮短量 由圖可知 lAB lBC 故W1 W2 A正確 答案 A 考點(diǎn)3 機(jī)車啟動(dòng)問題 典例剖析例3 多選 2014年山東實(shí)驗(yàn)中學(xué)模擬 一質(zhì)量為1kg的質(zhì)點(diǎn)靜止于光滑水平面上 從t 0時(shí)刻開始 受到水平外力F 作用 如圖5 1 8所示 下列判斷正確的是 圖5 1 8 A 0 2s內(nèi)外力的平均功率是4WB 第2s內(nèi)外力所做的功是4JC 第2s末外力的瞬時(shí)功率最大D 第1s末與第2s末外力的瞬時(shí)功率之比為9 4 選項(xiàng)A正確 選項(xiàng)B錯(cuò)誤 第1s末外力的瞬時(shí)功率P1 F1v1 3 3W 9W 第2s末外力的瞬時(shí)功率P2 F2v2 1 4W 4W 故P1 P2 9 4 選項(xiàng)C錯(cuò)誤 選項(xiàng)D正確 答案 AD 備考策略 求功率問題 1 首先要明確所求功率是平均功率還是瞬時(shí)功率 對(duì)應(yīng)于某一過程的功率為平均功率 對(duì)應(yīng)于 某一時(shí)刻的功率為瞬時(shí)功率 2 求功率大小時(shí)要注意F與v方向間的夾角 對(duì)結(jié)果的影響 考點(diǎn)練透 5 2015年河南洛陽(yáng)模擬 把A B兩相同小球在離地面同一高度處以相同大小的初速度v0分別沿水平方向和豎直方向拋 出 不計(jì)空氣阻力 如圖5 1 9所示 則下列說法正確的是 A 兩小球落地時(shí)速度相同B 兩小球落地時(shí) 重力的瞬時(shí)功率相同C 從開始運(yùn)動(dòng)至落地 重力對(duì)兩小球做的 功相同 圖5 1 9 D 從開始運(yùn)動(dòng)至落地 重力對(duì)兩小球做功的平均功率相同答案 C 6 2016年甘肅天水期中 用長(zhǎng)度為l的不可伸長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)繩懸掛一個(gè)質(zhì)量為m的小球 將小球移至和懸點(diǎn)等高的位置使繩自然伸直 放手后小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng) 小球在最低點(diǎn)的勢(shì)能記為零 則小球運(yùn)動(dòng)過程中第一次動(dòng)能和勢(shì)能相等時(shí) 重力的瞬時(shí)功率為 答案 C 機(jī)車啟動(dòng)模型 模型 重點(diǎn)歸納 續(xù)表 續(xù)表 典例剖析 例4 2015年廣東陽(yáng)東一中月考 一種氫氣燃料的汽車 質(zhì)量為m 2 0 103kg 發(fā)動(dòng)機(jī)的額定輸出功率為80kW 汽車行駛在平直公路上時(shí)所受阻力恒為車重的0 1倍 若汽車從靜止開始先勻加速啟動(dòng) 加速度的大小為a 1 0m s2 達(dá)到額定輸出功率后 汽車保持功率不變又加速行駛了800m 直到獲得最大速度后才勻速行駛 試求 1 汽車的最大行駛速度 2 汽車勻加速啟動(dòng)階段結(jié)束時(shí)的速度 3 當(dāng)速度為5m s時(shí) 汽車牽引力的瞬時(shí)功率 4 當(dāng)汽車的速度為32m s時(shí)的加速度 5 汽車從靜止到獲得最大行駛速度所用的總時(shí)間 審題突破 1 當(dāng)牽引力等于阻力時(shí) 汽車的速度最大 由 功率公式可求得最大行駛速度 2 由牛頓第二定律可求得勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的牽引力 勻加速啟動(dòng)階段結(jié)束時(shí)功率達(dá)額定功率 由功率公式可求得勻加速結(jié)束時(shí)的速度 3 由 2 可知 速度為5m s時(shí)仍為勻加速過程 則由功率 公式可求得牽引力的瞬時(shí)功率 4 由功率公式可求得速度為32m s時(shí)的牽引力 由牛頓第 二定律可求得汽車的加速度 5 汽車行駛的總時(shí)間分為勻加速直線運(yùn)動(dòng)和變加速運(yùn)動(dòng) 的時(shí)間 變加速運(yùn)動(dòng)過程由動(dòng)能定理可求得時(shí)間 解 1 汽車的最大行駛速度 汽車的最大行駛速度為40m s 2 設(shè)汽車勻加速啟動(dòng)階段結(jié)束時(shí)的速度為v1 由F f ma 得F 4 103N 勻加速啟動(dòng)的最后速度為20m s 3 當(dāng)速度為5m s時(shí) 處于勻加速階段 牽引力的瞬時(shí)功率為P Fv 20kW 4 當(dāng)速度為32m s時(shí) 處于恒定功率啟動(dòng)階段 設(shè)牽引力為F 加速度為a 由F f ma 得a 0 25m s2速度為32m s時(shí) 加速度為0 25m s2 得t2 35s所以 總的時(shí)間為t t1 t2 55s汽車加速的總時(shí)間為55s 備考策略 1 解決機(jī)車啟動(dòng)問題 首先要弄清是哪種啟動(dòng)方式 然后采用分段處理法 在勻加速運(yùn)動(dòng)階段常用牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式結(jié)合分析 在非勻加速階段 一般用動(dòng)能定理 求解 2 在機(jī)車的功率P Fv中 F是指機(jī)車的牽引力 而不是車所受的合力 觸類旁通 1 2016年黑龍江哈爾濱期中 水平路面上行駛的汽車所受到的阻力大小與汽車行駛的速率成正比 若汽車從靜止出發(fā) 先做勻加速直線運(yùn)動(dòng) 達(dá)到額定功率后保持額定功率行駛 則在整個(gè)行駛過程中 汽車受到的牽引力大小與阻力大小的關(guān)系圖 象正確的是 A B C D 答案 A 易錯(cuò)點(diǎn) 對(duì)力做功的理解 例5 2014年新課標(biāo)卷 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(dòng)物體 經(jīng)過一段時(shí)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(jīng)過同樣的時(shí)間后速度變?yōu)?v 對(duì)于上述兩個(gè)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 指點(diǎn)迷津 求解功的問題一般來說有三條思路 一是從定義出發(fā) 利用W Fscos 求解 二是利用功能關(guān)系求解 如本題用動(dòng)能定理求FN做的功 三是利用W Pt求解 觸類旁通 2 多選 2015年浙江寧波模擬 如圖5 1 10所示 擺球質(zhì)量為m 懸線的長(zhǎng)為L(zhǎng) 把懸線拉到水平位置后放手 設(shè)在擺球從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過程中空氣阻力F阻的大小不變 則下列 說法正確的是 A 重力做功為mgLB 繩的拉力做功為0 圖5 1 10 C 空氣阻力F阻做功為 mgL 答案 ABD