高考物理大一轮复习 第五章 机械能（第1课时）功 功率课件

第五章 机械能,统计考情有的放矢 明考情,第1课时 功 功率,回扣教材,考点扫描,真题在线,回扣教材梳理知识 夯基础,知识整合,一、功 1.做功的两个要素 (1)物体受到 . (2)物体在 上发生了一段位移. 2.功的物理意义:功是 的量度. 3.公式:W= . 如图所示,物体在恒力F的作用下沿水平面向右运动了一段距离l,则恒力F做的功W= . (1)是力与 之间的夹角,l为物体对地的位移. (2)该公式只适用于 .,力的作用,力的方向,能量转化,Flcos ,Flcos ,位移方向,恒力做功,4.功的正负 物体沿固定的粗糙斜面下滑时的受力示意图如图所示 则重力G与位移方向的夹角为 ,重力对物体做 ;摩擦力Ff与位移方向的夹角为 ,摩擦力对物体做 ;支持力与位移方向的夹角为 ,支持力对物体 . (1)当00,力对物体做 . (2)当 时,W0,力对物体做 ,或者说物体 这个力做功.,锐角,正功,180,负功,90,不做功,正功,负功,克服,二、功率 1.物理意义:描述力对物体做功的 . 2.公式 (1)P= ,P为时间t内的 . (2)P= ,若v为平均速度,则P为 ;若v为瞬时速度,则P为 . 3.额定功率:机械 时的最大功率. 4.实际功率:机械 时的功率,要求不能大于额定功率. 温馨提示:功率是标量,只有大小,没有方向,只有正值,没有负值.,快慢,平均功率,Fvcos ,平均功率,瞬时功率,正常工作,实际工作,问题思考,1.讨论一个力做功时可能出现的各种情况.,必修2P58图7.2-4,必修2P58图7.2-5,必修2P58图7.2-6,(1)物体在水平桌面上运动,重力G和支持力FN与位移l的夹角有多大?这两个力对物体做功吗? (2)人用力拉车前进,拉力F与位移l的夹角有什么特点,拉力F对车做功有什么特点? (3)要使运动的车减速,人向后用力F拉车,拉力F与位移l的夹角有什么特点,拉力F对车做功有什么特点?,答案:见解析,2.某型号汽车发动机的额定功率为120 kW,在泥土上坡路上开足马力行驶速度只有36 km/h,则 (1)汽车在泥土上坡路上行驶时受到的阻力是多少? (2)该汽车在水平高速路面上行驶时受到的阻力是 2 400 N,它行驶的最高时速能达多少? (3)高速公路上规定最高时速为120 km/h,该汽车以 这个速度匀速行驶,发动机输出的实际功率是多少?,必修2P62图7.3-2,(3)以120 km/h行驶时,v333.3 m/s,于是P=F2v380 kW. 答案:(1)1.2104 N (2)180 km/h (3)80 kW,考点扫描重点透析 通热点,考点一 功的理解与计算,要点透析,1.功的正负的判断方法 (1)恒力做功的判断:依据力与位移的夹角来判断. (2)曲线运动中做功的判断:依据F与v的方向夹角来判断,当0 90,力对物体做正功;90180,力对物体做负功;=90,力对物体不做功. (3)依据能量变化来判断:功是能量转化的量度,若有能量转化,则必有力对物体做功.此法常用于判断两个相联系的物体之间的相互作用力做功的判断.,2.恒力做功的计算方法 3.合力做功的计算方法 方法一:先求合力F合,再用W合=F合lcos 求功. 方法二:先求各个力做的功W1,W2,W3,再应用W合=W1+W2+W3+求合力做的功.,典例突破,核心点拨 (1)画出各力的方向和速度的方向或位移的方向. (2)根据力与速度(位移)的夹角分析做功情况.,【例1】 (多选)长为L的轻质细绳悬挂一个质量为m的小球,其下方有一个倾角为的光滑斜面体,放在水平面上,开始时小球与斜面刚刚接触且细绳恰好竖直,如图所示,现在用水平推力F缓慢向左推动斜面体,直至细绳与斜面平行,则下列说法中正确的是( ) A.由于小球受到斜面的弹力始终与斜面垂直,故对小球不做功 B.细绳对小球的拉力始终与小球的运动方向垂直,故对小球不做功 C.小球受到的合外力对小球做功为零 D.若水平面光滑,则推力做功为mgL(1-cos ),解析:小球受到斜面的弹力沿小球的运动方向有分量,故对小球做正功,选项A错误;细绳的拉力方向始终和小球的运动方向垂直,故对小球不做功,选项B正确;合外力对小球做的功等于小球动能的改变量,合外力做功为零,选项C正确;若水平面光滑,则推力做功为mgL(1-sin ),选项D错误. 答案:BC,思维深化 (1)功是力在空间上的积累过程,它是一个过程量. (2)功是标量,功的正负不表示功的大小.正功表示对物体做功的力为动力,负功表示对物体做功的力为阻力. (3)一对作用力和反作用力的做功问题 一对作用力和反作用力在同一段时间内做的总功可能为正、可能为负,也可能为零. 一对相互作用的摩擦力做的总功可能为零(静摩擦力)、可能为负(滑动摩擦力),但不可能为正.,答案:D,方法技巧 求变力做功的方法 (1)微元法:将物体的位移分割成许多小段,因小段很小,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多个无穷小的位移上的恒力所做元功的代数和. (2)图像法: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,位于x轴下方的“面积”为负. (3)利用W=Pt求变力做功,但P一定恒定.,即时巩固,B,1.正、负功的判断如图所示,质量为m的物体置于倾角为的斜面上,物体与斜面间的动摩擦因数为,在外力作用下,斜面以加速度a沿水平方向向左做匀加速运动,运动中物体m与斜面体相对静止.则关于斜面对m的支持力和摩擦力的下列说法中错误的是( ) A.支持力一定做正功 B.摩擦力一定做正功 C.摩擦力可能不做功 D.摩擦力可能做负功,解析:支持力方向垂直斜面向上,故支持力一定做正功,而摩擦力是否存在需要讨论,若摩擦力恰好为零,物体只受重力和支持力,如图所示,此时加速度a=gtan ,当agtan 时,摩擦力沿斜面向下,摩擦力与位移夹角小于90,则做正功;当agtan 时,摩擦力沿斜面向上,摩擦力与位移夹角大于90,则做负功.综上所述,选项B错误.,2.功的求解如图所示,滑雪者由静止开始沿斜坡从A点自由滑下,然后在水平面上前进至B点停下.已知斜坡、水平面与滑雪板之间的动摩擦因数都为,滑雪者(包括滑雪板)的质量为m.A,B两点间的水平距离为L.在滑雪者经过AB段运动的过程中,克服摩擦力做的功( ) A.大于mgL B.等于mgL C.小于mgL D.以上三种情况都有可能,B,3.导学号 00622306 变力做功如图(甲)所示,静止于光滑水平面上的小物块在水平拉力F的作用下从坐标原点O开始沿x轴正方向运动,F随物块所在位置坐标x的变化关系如图(乙)所示,图线右半部分为四分之一圆弧,则小物块运动到2x0处时拉力所做的功可表示为( ),D,考点二 功率的计算,要点透析,2.瞬时功率的计算方法 (1)利用公式P=Fvcos ,其中v为t时刻的瞬时速度. (2)P=FvF,其中vF为物体的速度v在力F方向上的分速度. (3)P=Fvv,其中Fv为物体受的外力F在速度v方向上的分力.,典例突破,【例3】如图所示,质量相同的两物体从同一高度由静止开始运动,A沿着固定在地面上的光滑斜面下滑,B做自由落体运动.两物体分别到达地面时,下列说法正确的是( ) A.重力的平均功率PAPB B.重力的平均功率PA=PB C.重力的瞬时功率PAPB D.重力的瞬时功率PA=PB,(2)利用P=Fvcos 求瞬时功率需要注意力F与瞬时速度v之间的方向夹角.,答案:C,题后反思 求解功率时应注意的“三个”问题 (1)首先要明确所求功率是平均功率还是瞬时功率; (2)平均功率与一段时间(或过程)相对应,计算时应明确是哪个力在哪段时间(或过程)内做功的平均功率; (3)瞬时功率计算时应明确是哪个力在哪个时刻(或状态)的功率.,1.导学号 00622307 瞬时功率和平均功率的求解(2016湖北荆州一模)一个质量为m的物块,在几个共点力的作用下静止在光滑水平面上,现把其中一个水平方向的力从F突然增大到3F,并保持其他力不变,则从这时开始到时间t末,该力的瞬时功率是( ),即时巩固,B,2.分析功率的变化一根质量为M的直木棒,悬挂在O点,有一只质量为m的猴子抓着木棒,如图挂木棒的细绳断了,木棒开始下落,同时猴子开始沿木棒向上爬.设在一段时间内木棒沿竖直方向下落,猴子对地的高度保持不变,忽略空气阻力,则四个图像中能正确反映在这段时间内猴子做功的功率随时间变化的关系的是( ),B,解析:猴子对地的高度不变,所以猴子受力平衡,设木棒对猴子的作用力为F,则有F=mg,木棒重力为Mg,则木棒受合外力为F+Mg=mg+Mg,根据牛顿第二定律,Mg+mg=Ma,可见a是恒量,t时刻木棒速度v=at,猴子做功的功率P=mgv=mgat,P与t为正比例关系,故选项B正确.,考点三 机车启动问题,要点透析,两种启动方式的比较,典例突破,【例4】 (多选)某兴趣小组的同学研究一辆电动小车的性能.他们让小车在平直的水平轨道上由静止开始运动,并将小车运动的全过程记录下来,得到了如图所示的v-t图像(26 s 时间段内的图线为曲线,其余时间段内的图线均为直线).已知在28 s时间段内小车的功率保持不变,在8 s末让小车无动力自由滑行.小车质量为1.5 kg,设整个过程中小车所受阻力大小不变.则下列判断正确的是( ) A.小车在运动过程中所受的阻力大小为3 N B.小车在26 s的过程中发动机的功率为3.0 W C.小车的牵引力做的总功为54 J D.小车在整个过程中运动的位移为21 m,【审题图示】,答案:AD,误区警示 分析机车启动问题时的注意事项,(3)恒定功率下的启动过程一定是变加速直线运动,匀变速直线运动的公式不适用,发动机做的功用W=Pt计算,而不能用W=Fl计算(因为F为变力).,1.斜坡上的汽车功率不变时的运动分析(2016河南洛阳一模)(多选)一辆初速度为v0的电动玩具汽车保持功率不变驶上一斜坡。若汽车受到的阻力保持不变,则在此上坡的过程中,汽车的v-t图像可能是( ),即时巩固,ACD,解析:初速度为v0的电动玩具汽车保持功率不变驶上一斜坡后,若牵引力等于汽车受到的阻力和重力沿斜坡分力之和,则汽车做匀速直线运动,汽车的v-t图像可能是图A;若牵引力大于汽车受到的阻力和重力沿斜坡分力之和,则汽车先加速运动后做匀速直线运动,汽车的v-t图像可能是图C;若牵引力小于汽车受到的阻力和重力沿斜坡分力之和,则汽车先减速运动后做匀速直线运动,汽车的v-t图像可能是图D.,2.导学号 00622308 机车运动中功率综合问题一起重机的钢绳由静止开始匀加速提起质量为m的重物, 当重物的速度为v1时,起重机的功率达到最大值P,以后起重机保持该功率不变,继续提升重物,直到以最大速度v2匀速上升,物体上升的高度为h,则整个过程中,下列说法正确的是( ),D,真题在线体验高考 提素能,1.(2014全国卷,16)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,WFf1,WFf2分别表示前后两次克服摩擦力所做的功,则( ) A.WF24WF1,WFf22WFf1 B.WF24WF1,WFf2=2WFf1 C.WF24WF1,WFf2=2WFf1 D.WF24WF1,WFf22WFf1,C,2.(2015浙江卷,18)(多选)我国科学家正在研制航母舰载机使用的电磁弹射器.舰载机总质量为3.0104 kg,设起飞过程中发动机的推力恒为1.0105N;弹射器有效作用长度为100 m,推力恒定.要求舰载机在水平弹射结束时速度大小达到80 m/s.弹射过程中舰载机所受总推力为弹射器和发动机推力之和,假设所受阻力为总推力的20%,则( ) A.弹射器的推力大小为1.1106 N B.弹射器对舰载机所做的功为1.1108 J C.弹射器对舰载机做功的平均功率为8.8107 W D.舰载机在弹射过程中的加速度大小为32 m/s2,ABD,3.(2016全国卷,21)(多选)如图,小球套在光滑的竖直杆上,轻弹簧一端固定于O点,另一端与小球相连.现将小球从M点由静止释放,它在下降的过程中经过了N点.已知在M,N两点处,弹簧对小球的弹力大小相等,且ONM OMN .在小球从M点运动到N点的过程中( ) A.弹力对小球先做正功后做负功 B.有两个时刻小球的加速度等于重力加速度 C.弹簧长度最短时,弹力对小球做功的功率为零 D.小球到达N点时的动能等于其在M,N两点的重力势能差,BCD,解析:因为在M,N两点处弹簧弹力大小相等,且OMON,所以M处弹簧处于压缩状态,N处弹簧处于伸长状态.如图所示的A,B两处分别为弹簧最短与原长的位置,可知小球从M运动到A处的过程,弹力对小球做负功;小球从A运动到B处的过