高考物理总复习 专题五 第1讲 功和功率配套课件.ppt

专题五机械能 第1讲 功和功率 考点1 功 1 定义 一个物体受到力的作用 如果在 发生一段位移就说这个力对物体做了功 力的方向上 2 公式 功是标量 力对物体做的功等于力的大小 位移 大小以及力和位移夹角的余弦的乘积 w fs cos 1 对功的理解 1 讲功必须分清楚是哪个力的功 在解题时一定要注意题目中是求哪个力做的功 公式中s表示力所作用的物体的位移 表示力的方向与位移方向的夹角 2 功是标量 但有正负之分 根据w fscos 当 90 即力与位移方向垂直 则w 0 力对物体不 做功 当 90 则w0 力对物体做正功 力充当的是动力 注意 力对物体做负功又可以说物体克服力做功 2 计算功的常用方法 1 用公式w fscos 计算功 该方法只能求恒力的功 该公式可写成w f s cos f cos s 即功等于力与力方向上位移的乘积或等于位移与位移方向上力的乘积 2 用公式w pt来计算 该式一般用于求功率恒定但力变化的情况 例如以恒定功率启动的汽车牵引力的功 3 利用功能原理求功 该方法在考试中最常用 注意功是能量转化的量度 某个力做功对应某一种能量的转化 例如合外力的功对应物体动能的变化 重力做功对应重力势能的变化 电场力做功对应电势能的变化 自主检测 1 在讨论做功与哪些因素有关时 有下列两种过程 a 用水平推力f推某物体在光滑水平面上前进s b 用与光滑斜面平行的推力f推某沿斜面向上前进s 则关于力f在以上过程中做 b b做功最多d 无法判断 功多少的说法正确的是 a a做功最多c 做功一样多答案 c 2 某物体在两个相互垂直的力作用下运动 力f1对物体做功6j 物体克服力f2做功8j 则f1 f2的合力对物体做功 为 a 14j b 10j c 2j d 2j 答案 d 考点2 功率 1 功率 描述做功 的物理量 快慢 2 定义 功跟完成功所用时间的比值叫功率 3 功率的计算 1 p 只能计算t时间内的平均功率 2 p 若v为平均速度 则p为平均功率 若v为瞬时速度 则p为瞬时功率 表示 fv cos f与v的夹角 自主检测 3 飞行员进行素质训练时 抓住秋千杆由水平位置开始下摆 到达竖直位置过程中 如图5 1 1所示飞行员受重力的瞬 时功率变化情况是 图5 1 1 b 一直减小d 先减小后增大 a 一直增大c 先增大后减小答案 c 考点3 机车启动问题 p fv 直到p p额 fvm 续表 自主检测 4 双选 2011年佛山高一检测 如果汽车以额定功率p由静止出发 沿平直路面行驶 受到的阻力恒为ff 则下列判断 正确的是 a 汽车行驶的最大速度为vm b 汽车先做匀加速运动 最后做匀速运动c 汽车先做加速度越来越小的加速运动 最后做匀速运动d 汽车先做匀加速运动 再做匀减速运动 最后做匀速运动 答案 ac 热点1 恒力的功的计算 例1 如图5 1 2甲所示 质量为m的物体静止于倾角为 质量为m的斜面上 现在对斜面施加一个水平向左的推力f 使物体随斜面一起沿水平方向向左做匀速运动 位移为s 求这过程中 1 力f做的功w 2 摩擦力对物体做的功w2 3 弹力对物体做的功w3 4 斜面对物体做的功w4 5 地面对斜面做的功w5 甲 乙 图5 1 2 答题规范 解 物体的受力图如图乙的所示 1 力f做的功w1 f s cos0 fs 2 物体受到摩擦力f mgsin 故w2 f s cos 180 mgsin s cos mgssin cos 3 物体受到弹力大小n mgcos 故w3 n scos 90 mgscos sin 4 斜面对物体做的功实际为f和n的总功 代数和 w4 w2 w3 0 5 地面对斜面有两个力 一是支持力 其不做功 另一是摩擦力 其大小等于f 方向与f相反 故w5 fs 方法技巧 1 在计算某个力做功时 找出其f s 是关键 好像其他力不存在一样 2 如果施加向右恒定的力f使物体匀速向右运动s 请读者再解上述5个功 并注意静摩擦力做功的正负问题 触类旁通 1 如图5 1 3所示 一个物体放在水平面上 在跟竖直方向成 角的斜向下的推力f的作用下沿平面移动了距离s 若物体的质量为m 物体与地面之间的摩擦力大小为f 则在此过程 中 a 摩擦力做的功为fsb 力f做的功为fscos c 力f做的功为fssin d 重力做的功为mgs 图5 1 3 解析 摩擦力做负功 a错 根据功的公式 b对c错 重力不做功 d错 答案 b 热点2 变力的功 模型简介 若要研究变力对做曲线运动的质点做功的情况 可将曲线运动微分成无数个直线微元 研究变力在每一段微元内的做功情况 再求代数和 因此 若质点做曲线运动 而某个变力保持与速度同向或反向 则做功 克服作用力做功 的大小为该作用力的大小与质点路程的乘积 例2 如图5 1 4所示 木板可绕固定水平轴o转动 木板从水平位置oa缓慢转到ob位置 木板上的物块始终相对于木板静止 在这一过程中 物块的重力势能增加了2j 用fn表示物块受到的支持力 用ff表示物块受到的摩擦力 在此 过程中 以下判断正确的是 图5 1 4 a fn和ff对物块都不做功 b fn对物块做功为2j ff对物块不做功c fn对物块不做功 ff对物块做功为2jd fn和ff对物块所做功的代数和为0 审题突破 滑块缓慢运动 研究其受力情况时可认为它总受力平衡 注意该题随着木板的缓慢转动 滑块受到的支持力及静摩擦力必定在改变 因而本题将运动分成若干个微元 不难判断 解析 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fn做正功 但摩擦力ff方向始终和速度方向垂直 所以摩擦力不做功 答案 b 方法技巧 1 物体的位移与恒力不垂直 是该恒力做功的条件 2 若变力与物体的速度保持垂直 则该变力不做功 3 功是标量 总功等于各功的代数和 触类旁通 2 一物体沿固定斜面匀速下滑 则下面说法中正确的是 a 物体所受重力对物体不做功b 斜面的弹力对物体不做功c 物体受到的摩擦力对物体不做功d 因为物体做匀速直线运动 所以物体所受各力均对物体不做功答案 b 热点3 机车的启动运行 例3 一辆质量为2 0 103kg的汽车以额定功率为6 0 104w在水平公路上行驶 汽车受到的阻力为一定值 在某时刻汽车的速度为20m s 加速度为0 50m s2 求 取g 10m s2 1 汽车所能达到的最大速度是多大 2 当汽车的速度为10m s时的加速度是多大 易错提醒 不少同学错误地认为 该汽车以额定功率6 0 104w在该水平公路从10m s加速到20m s 平均速度是15m s 这种考虑错误地扩大了匀变速直线运动方程的适用范围 显然 在汽车加速过程中速度增大而加速度减小 画出其速度图象 不难定性分析 这过程的平均速度大于15m s 答题规范 解 1 当速度v1 20m s时 机车受到的牵引力 根据牛顿第二定律f1 f ma1得f 2 0 103n 当牵引力等于阻力时 机车速度达到最大 fm f 即 f 得vm 30m s 2 当速度v2 10m s时 牵引力f2 6 103n 由f2 f ma2得a2 2m s2 触类旁通 3 质量m 4 103kg的汽车 发动机的额定功率为p0 4 0 104w 若汽车从静止开始 以a 0 5m s2的加速度做匀加速直线运动 达到额定功率后以额定功率继续运动 运动中受到大小恒定的阻力f 2 103n 求 1 汽车匀加速运动的时间 2 汽车可达的最大速度vm 3 汽车速度v 0 8vm时的加速度a1 解 1 汽车做匀加速直线运动 由牛顿第