高考物理大一轮复习 5.1功和功率课件.ppt

第1课时功和功率 知识梳理 知识点一 功1 做功的两个要素 1 作用在物体上的 2 物体在上发生的位移 2 公式 w 1 是力与方向之间的夹角 s为物体对地的位移 2 该公式只适用于做功 力 力的方向 fscos 位移 恒力 3 功的正负 正功 不做功 负功 比值 做功的快慢 平均功率 fvcos 平均功率 瞬时功率 正常工作 最大 实际工作 小于或等于 思维深化判断正误 正确的画 错误的画 1 一个力对物体做了负功 则说明这个力一定阻碍物体的运动 2 滑动摩擦力可能做负功 也可能做正功 静摩擦力对物体一定不做功 3 作用力做正功时 反作用力一定做负功 4 据p fv可知 发动机功率一定时 交通工具的牵引力与运动速度成反比 5 汽车上坡的时候 司机必须换挡 其目的是减小速度 得到较小的牵引力 答案 1 2 3 4 5 题组自测 题组一关于功的理解和计算1 一个人乘电梯从1楼到18楼 在此过程中经历了先加速 后匀速 再减速的运动过程 则电梯支持力对人做功情况是 a 始终做正功b 加速时做正功 匀速时不做功 减速时做负功c 加速时做正功 匀速和减速时做负功d 加速和匀速时做正功 减速时做负功 解析人坐电梯向上加速运动时受到的支持力向上且大于重力 做正功 匀速运动时 支持力等于重力 做正功 减速运动时 支持力竖直向上且小于重力 也做正功 故选项a正确 答案a 2 如图1所示 人在船上向前行走 脚与船面间不打滑 忽略水对船的阻力 则下列说法中正确的是 a 脚与船之间的摩擦力是静摩擦力b 脚与船之间的摩擦力对船做负功c 脚与船之间的摩擦力对人做负功d 脚与船之间的摩擦力对人船组成的系统所做的功的代数和不为零 图1 解析人在船上向前行走 脚与船面间不打滑 说明脚与船之间的摩擦力是静摩擦力 取地面为参考系 船受到的摩擦力方向向后 且向后运动 故脚与船之间的摩擦力对船做正功 人受到的摩擦力方向向前 对地位移方向不确定 脚与船之间的摩擦力对人做功的正 负不确定 所以脚与船之间的摩擦力对人船组成的系统所做的功的代数和可能为零 答案a 题组二对功率的理解与计算4 双选 关于功率公式p w t和p fv的说法正确的是 a 由p w t知 只要知道w和t就可求出任意时刻的功率b 由p fv既能求某一时刻的瞬时功率 也可以求平均功率c 由p fv知 随着汽车速度增大 它的功率也可以无限制增大d 由p fv知 当汽车发动机功率一定时 牵引力与速度成反比 解析利用公式p w t只能计算平均功率 选项a错误 当公式p fv中的v为瞬时速度时 求的是瞬时功率 当v为平均速度时 求的是平均功率 选项b正确 因为汽车有额定功率 行驶时一般不超过额定功率 汽车的功率也不能无限制增大 选项c错误 由p fv知 当汽车发动机功率一定时 牵引力与速度成反比 选项d正确 答案bd 答案c 考点一判断正 负功的方法1 看力f的方向与位移s的方向间的夹角 常用于恒力做功的情形 2 看力f的方向与速度v的方向间的夹角 常用于曲线运动的情形 3 根据动能的变化 动能定理描述了合外力做功与动能变化的关系 即w合 ek末 ek初 当动能增加时合外力做正功 当动能减少时 合外力做负功 例1 双选 2015 肇庆市高中毕业班第一次模拟考试 如图2所示 木块b上表面是水平的 当木块a置于b上 并与b保持相对静止 一起沿固定的光滑斜面由静止开始下滑 在下滑过程中 a a所受的合外力对a不做功b b对a的弹力做正功c b对a的摩擦力做正功d a对b不做功 图2 解析根据动能定理 a受到的合力对a做的功等于a动能的变化 选项a错误 b对a的弹力方向向上 对a做负功 选项b错误 b对a的摩擦力方向水平向左 做正功 选项c正确 如果没有物体a 物体b沿斜面运动时 只有重力对物体b做功 加上物体a之后 以a b作为一个整体 在下滑过程中 物体b的加速度没有变化 故a对b不做功 选项d正确 答案cd 变式训练 1 生活中有人常说在车厢内推车是没用的 如图3 在水平地面上运动的汽车车厢内一人用力推车 当车在倒车时刹车的过程中 a 人对车做正功b 人对车做负功c 人对车不做功d 车对人的作用力方向水平向右 图3 解析倒车表示速度向右 刹车表示减速运动 即a v方向相反 加速度a向左 人与车具有相同的加速度 对人受力分析 受到重力和车对人的作用力 则车对人的作用力方向为斜向左上方 d错 那么人对车的作用力方向斜向右下方 人对车的作用力与车运动位移方向成锐角 即人对车做正功 或对人由动能定理 人的动能减小 车对人做负功 人对车做正功来判断 a对 b c错 答案a 考点二功的计算1 恒力做的功直接用w fscos 计算 2 合外力做的功方法一 先求合外力f合 再用w合 f合scos 求功 方法二 先求各个力做的功w1 w2 w3 再应用w合 w1 w2 w3 求合外力做的功 3 变力做的功 1 应用动能定理求解 2 用w pt求解 其中变力的功率p不变 3 常用方法还有转换法 微元法 图象法 平均力法等 求解时根据条件灵活选择 例2 如图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f表示物块受到的摩擦力 在此过程中 以下判断正确的是 a fn和f对物块都不做功b fn对物块做功为2j f对物块不做功c fn对物块不做功 f对物块做功为2jd fn和f对物块所做功的代数和为0 图4 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wfn mgh 0 故支持力fn做功为mgh 答案b 求力做功时应注意的问题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和能量守恒定律来求解 变式训练 2 2014 新课标全国卷 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 wf1 wf2分别表示前后两次克服摩擦力所做的功 则 a wf2 4wf1 wf2 2wf1b wf2 4wf1 wf2 2wf1c wf2 4wf1 wf2 2wf1d wf2 4wf1 wf2 2wf1 答案c 例3 双选 2014 山东实验中学模拟 一质量为1kg的质点静止于光滑水平面上 从t 0时刻开始 受到水平外力f作用 如图5所示 下列判断正确的是 a 0 2s内外力的平均功率是4wb 第2s内外力所做的功是4jc 第2s末外力的瞬时功率最大d 第1s末与第2s末外力的瞬时功率之比为9 4 图5 答案ad 求功率时应注意的问题 1 首先要明确所求功率是平均功率还是瞬时功率 对应于某一过程的功率为平均功率 对应于某一时刻的功率为瞬时功率 2 求功率大小时要注意f与v方向间的夹角 对结果的影响 图6 答案d 考点四机车的两种启动模型的分析1 模型一以恒定功率启动 1 动态过程 2 这一过程的速度 时间图象如图7所示 图7 2 模型二以恒定加速度启动 1 动态过程 2 这一过程的速度 时间图象如图8所示 图8 例4 一列火车总质量m 500t 发动机的额定功率p 6 105w 在轨道上行驶时 轨道对列车的阻力f是车重的0 01倍 取g 10m s2 1 求列车在水平轨道上行驶的最大速度 2 在水平轨道上 发动机以额定功率p工作 求当行驶速度为v1 1m s和v2 10m s时 列车的瞬时加速度a1 a2的大小 3 列车在水平轨道上以36km h的速度匀速行驶时 求发动机的实际功率p 4 若列车从静止开始 保持0 5m s2的加速度做匀加速运动 求这一过程维持的最长时间 答案 1 12m s 2 1 1m s20 02m s2 3 5 105w 4 4s 变式训练