与名师对话·高三课标版物理5-1机械能.ppt

力的方向,Flcos,焦耳,标,3正功和负功：根据WFlcos可知：,(1)功的公式可有两种理解：一是力“F”乘以物体在力的方向上发生的位移“lcos”；二是在位移l方向上的力“Fcos”乘以位移l. (2)功是标量，正功表示对物体做功的为动力，负功表示对物体做功的为阻力，功的正负不表示功的大小,思考1 作用力与反作用力有什么关系？举例说明 提示 作用力与反作用力虽然等大、反向，但由于他们分别作用在两个物体上，故位移关系不能确定. 因此，作用力做功时，反作用力可能做功，也可能不做功，可能做正功，也可能做负功，不要以为作用力与反作用力大小相等、方向相反，就一定有作用力、反作用力做功的数值相等，一正一负,例如，如右图A、B两磁铁同名磁极相对，分别放在两辆小车上，同时释放后，斥力作用下两车分开，作用力、反作用力都做正功，两车质量相等时，位移相等，做功数值也相等；而两车质量不相等时，位移不相等，做功数值当然也不相等. 如按住A不动，只释放B，则A对B的作用力做正功，B对A的反作用力不做功由此可见，单纯根据作用力做功情况不能确定反作用力做功的数值、正负,比值,做功的快慢,平均功率,平均功率,瞬时功率,正常工作,最大,实际工作,小于或等于,2若物体做曲线运动，依据F与v的方向夹角来判断当090，力对物体做正功；90180，力对物体做负功；90，力对物体不做功 3从能量的转化角度来进行判断若有能量转化，则应有力做功此法常用于判断两个相联系的物体,举例：如右图所示，弧面体a放在光滑水平面上，弧面光滑，使物体b自弧面的顶端自由下滑，试判定a、b间弹力做功的情况. 从能量转化的角度看，当b沿弧面由静止下滑时，a就由静止开始向右运动，即a的动能增大了，因此b对a的弹力做了正功由于a和b组成的系统机械能守恒，a的机械能增加，b的机械能一定减少，因此a对b的支持力对b一定做了负功,(3)车M静止在光滑水平轨道上，球m用细线悬挂在车上，由图丙中的位置无初速度释放，在球下摆过程中绳的拉力做功,尝试解答 (1)做负功因为支持力FN与位移l之间的夹角大于90. (2)做负功因为万有引力的方向和速度的方向的夹角大于90. (3)对车做正功，对球做负功因为绳的拉力使车的动能增加了，又因为M和m构成的系统的机械能是守恒的，M的机械能增加必意味着m的机械能减少，所以绳的拉力一定对球m做负功 答案 见尝试解答,物体在合外力作用下做直线运动的vt图象如图所示下列表述正确的是 ( ),A在01 s内，合外力做正功 B在02 s内，合外力总是做负功 C在12 s内，合外力不做功 D在03 s内，合外力总是做正功 解析 根据物体的vt图象可知，物体在01 s内做匀加速运动，合外力做正功，A正确；在13 s内做匀减速运动，合外力做负功根据动能定理知在03 s内，合外力做功为零 答案 A,A逐渐增大 B逐渐减小 C先增大，后减小 D先减小，后增大,尝试解答 解法一：根据动态平衡以及功率的计算小球以恒定的速率运动，说明小球在运动过程中所受合力始终为零，设细线拉力的方向与竖直方向成角，小球从A运动到B的过程中增大，根据受力分析和三力平衡知识可知水平拉力Fmgtan，水平拉力逐渐增大，拉力的瞬时功率PFv逐渐增大，A正确,解法二：根据动能定律分析，由于小球做匀速率圆周运动，小球上升的过程中竖直方向分速度逐渐增大，则PGmgv竖逐渐增大，小球上升过程中只有重力和拉力做功，而动能保持不变，根据动能定理可知任意极短时间内两力做功代数和总为零，可推出两力功率大小关系PFPGmgv竖，即拉力的功率逐渐增大，选项A正确 答案 A,部分同学误认为题中水平力为恒力，根据小球的水平分速度逐渐减小，错选B项,质量为m的物体静止在光滑水平面上，从t0时刻开始受到水平力的作用力的大小F与时间t的关系如右图所示，力的方向保持不变，则 ( ),在分析汽车启动问题时，要先分清是恒定功率启动还是匀加速启动，匀加速启动时要分析清楚发动机的功率是否达到额定功率，达到额定功率后汽车以恒定功率运动，牵引力随速度的增大而减小，不能再用匀变速直线运动的规律求解，而要结合动能定理分析,(1)求出比例系数k； (2)现使卡车以恒定速率P沿斜坡向上行驶，达到的最大速度为54 km/h，求功率P； (3)当卡车开上平台后，继续保持此恒定功率行驶40 s，重新匀速行驶，求卡车开上平台后到匀速行驶的过程中克服阻力所做的功,思路启迪 卡车沿斜面向下运动达到最大速度时、卡车沿斜面向上运动达到最大速度时和卡车在平台上的匀速行驶时所受的合力均为零；卡车在平台上运动至匀速行驶的过程中，阻力为变力，可用动能定理或能量转化与守恒求阻力所做的功,(2013陕西师大附中月考)一辆汽车在平直的路面上以恒定功率由静止启动，设所受阻力大小不变，其牵引力F与速度v的关系如右图所示，加速过程在图中B点结束，所用的时间t10 s，经历的路程s60 m求： (1)汽车所受阻力的大小； (2)汽车的质量,(1)拉力F做的功 (2)重力G做的功 (3)圆弧面对物体的支持力FN做的功 (4)圆弧面对物体的摩擦力Ff做的功 思路启迪 根据各个力的特点(是恒力还是变力)，选择相应的计算功的方法，如功的定义式WFlcos或动能定理,在遇到求功的问题时，一定要注意分析是求恒力做的功还是变力做的功，如果是求变力做的功，看能否转化为求恒力做功的问题，不能转化的，还可以借助动能定理或能量守恒定律求解,A绳子对人的静摩擦力做功为1500 J B绳子对人的拉力做功为1500 J C绳子对人的静摩擦力做功为0 D绳子对人的拉力做功为0 易错分析 由于对功的两个要素认识不透，误认为人匀速向上爬，绳子就对人做功，根据绳子对人的摩擦力与人的重力大小相等，爬高3 m的过程中，摩擦力做功Wmgh1500 J，从而错选A项,正确解答 人沿绳子向上爬时，手与绳子之间无相对滑动，绳子对人的静摩擦力作用在手上，手相对绳子是静止的，静摩擦力的作用点(即手)的位移为零，因此静摩擦力不做功，同理，绳中拉力也不做功，A、B错误，C、D正确答案为CD.,绳子对人的静摩擦力和绳子对人的拉力均不为零，要判断这两个力是否做功，就要分析这两个力的作用点的位移是否为零人匀速上升，但绳子的作用力并不作用在人的重心上如果人抓着绳子不动，而用绳子将人匀速提升3 m，那么，绳子对人就做功了再比如，一位质量为m的运动员从下蹲状态向上起跳，重心升高h后，身体伸直并刚好离开地面，速度为v，在此过程中，地面对他是否做功？当然不做功因为地面对运动员的作用力作用在脚上，运动员的重心升高的过程中脚并没有移动，所以做功为零,如右图所示，平板车放在光滑水平面上，一个人从车的左端加速向右跑动，设人受到的摩擦力为Ff，平板车受到的摩擦力为Ff，人和车都没有初速度则在跑动过程中，下列说法正确的是 ( ),AFf、Ff均做负功 BFf、Ff均做正功 CFf做正功，Ff做负功 DFf做负功，Ff做正功,解析 人加速向右跑时，要给车向左的静摩擦力，同时受到车对人向右的静摩擦力，人受力的脚总是和车是相对静止的，即人虽然向右跑，但受摩擦力的脚部的运动方向却总是随车一起运动，与车一样具有向左的位移. 只不过是两脚交替受力，人整体在向右运动所以Ff的直接受力物体的位移向左，故Ff做负功，Ff向左，车的位移也向左，Ff做正功，选D. 答案 D,易错点2：不能正确求解变力做的功,AN和f对物块都不做功 BN对物块做功为2 J, f对物块不做功 CN对物块不做功， f对物块做功为2 J DN和f对物块所做功的代数和为0 易错分析 错解一：受物块在斜面上运动的思维定式的影响，认为支持力不做功，摩擦力做功，错选C. 错解二：对物块受力分析不充分，认为物块缓慢移动，N和f对物块所做功的代数和为0，错选D.,正确解答 由做功的条件可知：只要有力，并且物块沿力的方向有位移，那么该力就对物块做功由受力分析知，支持力N做正功，但摩擦力f方向始终和速度方向垂直，所以摩擦力不做功由动能定理知WNmgh0，故支持力N做功为mgh.答案为B.,求力对物体做功问题首先从做功的条件判断力对物体是否做功及做功的正负，一般可以从力和位移的方向关系(恒力做功情况)或力和速度的方向关系(变力做功情况)入手进行分析求解变力做功，动能定理是最常用的方法,一质量为m的小球，用长为L的轻绳悬挂在O点，小球在水平力F作用下，开始由平衡位置P点缓慢地移动到Q点，此时绳与竖直方向的偏角为，如图所示，则力F所做的功为 ( ),AmgLcos BmgL(1cos) CFLsin DFLcos 解析 小球受重力、水平拉力和绳子拉力的作用，其中绳子拉力对小球不做功，水平拉力对小球做功设为W，小球克服重力做功mgL(1cos)小球缓慢移动时可认为动能始终为0，根据动能定理有：WmgL(1cos)0， 则得：WmgL(1cos) 答案 B,(对应学生用书P91) 1(2012广州二测)如右图所示，质量为m的木块放在倾角为的斜面上与斜面一起水平向左匀速运动，木块( ),A对斜面的压力大小为mgcos B所受的支持力对木块不做功 C所受的摩擦力对木块做负功 D所受的摩擦力方向可能沿斜面向下,解析 木块受力平衡，受力情况如图所示木块水平向左运动，则支持力FN对木块做正功，摩擦力Ff对木块做负功，重力mg不做功，木块对斜面的压力FNFNmgcos，综上所述，可知选项A、C对，B、D错 答案 AC,2(2012广州调研)设匀速行驶的汽车，发动机功率保持不变，则 ( ) A路面越粗糙，汽车行驶得越慢 B路面越粗糙，汽车行驶得越快 C在同一路面上，汽车不载货比载货时行驶得快 D在同一路面上，汽车不载货比载货时行驶得慢,3(2012陕西宝鸡月考)2010年11月24日在广州亚运会上刘翔以13秒09的成绩夺得110 m跨栏冠军，刘翔在比赛中，主要有起跑加速、途中匀速跨栏和加速冲刺三个阶段，设他的脚与地面间不会发生相对滑动，以下说法正确的是 ( ) A加速阶段地面对人的摩擦力做正功 B匀速阶段地面对人的摩擦力做负功 C由于人的脚与地面间不发生相对滑动，所以不论加速还是匀速，地面对人的