优化探究高考物理一轮复习 5.1功 功率课件.ppt

第五章机械能 明考情 高效备考 想一想 图为某人提包运动的情景图 试分析各图中该人提包的力做功的情况 第1单元功功率 基础探究 功 提示 甲图中将包提起来的过程中 提包的力对包做正功 乙图中人提包水平匀速行驶时 提包的力不做功 丙图中人乘电梯上升过程中 提包的力对包做正功 丁图中人提包上楼的过程中 提包的力对包做正功 填一填 1 做功的两个必要条件力和物体在力的方向上发生的 2 公式w flcos 适用于恒力做功 其中 为f l方向间夹角 l为物体对地的位移 3 功的正负判断 位移 想一想 如图所示 用水平恒力f将物体m由静止开始从a位置拉至b位置 前进距离为l 设地面光滑时 力f做功为w1 做功的功率为p1 地面粗糙时 力f做功为w2 做功的功率为p2 试比较w1和w2及p1和p2的大小 提示 力f做功的大小与有无摩擦力无关 w1 w2 但有摩擦时 物体m由a到b的时间长 故有p1 p2 功率 填一填 1 物理意义描述力对物体 2 p 为f与v的夹角 3 额定功率机械长时间时的最大功率 4 实际功率机械时的功率 要求不大于 做功的快慢 fvcos 正常工作 实际工作 额定功率 基础自测1 如图所示 拖着旧橡胶轮胎跑是身体耐力训练的一种有效方法 如果某受训者拖着轮胎在水平直道上跑了100m 那么下列说法正确的是 a 轮胎受到地面的摩擦力做了负功b 轮胎受到的重力做了正功c 轮胎受到的拉力不做功d 轮胎受到地面的支持力做了正功解析 根据力做功的条件 轮胎受到的重力和地面的支持力都与位移垂直 这两个力均不做功 b d错误 轮胎受到地面的摩擦力与位移反向 做负功 a正确 轮胎受到的拉力与位移夹角小于90 做正功 c错误 答案 a 解析 由f mg ma及p fv知0 t1时间内拉力f逐渐减小 物体做直线运动 a b错误 在t1 t2时间内 由动能定理知 f 0 f合 0 故c正确 d错误 答案 c 3 起重机以1m s2的加速度将质量为1000kg的货物由静止开始匀加速向上提升 若g取10m s2 则在1s内起重机对货物所做的功是 a 500jb 4500jc 5000jd 5500j解析 货物的加速度向上 由牛顿第二定律有 f mg ma 起重机的拉力f mg ma 11000n 货物的位移是l at2 0 5m 做功为w fl 5500j 故d正确 答案 d 答案 c 互动探究 1 如何判断恒力功的正负 2 如何判断变力功的正负 核心突破 功的正负的判断 温馨提示 作用力和反作用力虽然等大反向 但由于其分别作用在两个物体上 产生的位移效果无必然联系 故作用力和反作用力的功不一定一正一负 大小相等 典例1 如图所示 物体沿弧形轨道滑下后进入足够长的水平传送带 传送带以图示方向匀速运转 则传送带对物体做功情况不可能是 a 始终不做功b 先做负功后做正功c 先做正功后不做功d 先做负功后不做功 思路点拨 解答该题应注意以下两点 1 根据物体和传送带的速度关系确定物体所受摩擦力的方向 2 根据摩擦力和速度方向间的关系判断做功的情况 自主解答 设传送带运转的速度大小为v1 物体刚滑上传送带时的速度大小为v2 1 当v1 v2时 物体随传送带一起匀速运动 故传送带与物体之间不存在摩擦力 即传送带对物体始终不做功 a可能 2 当v1 v2时 物体相对传送带向右运动 物体受到的滑动摩擦力方向向左 则物体先做匀减速运动直到速度减为v1 再做匀速运动 故传送带对物体先做负功后不做功 d可能 3 当v1 v2时 物体相对传送带向左运动 物体受到的滑动摩擦力方向向右 则物体先做匀加速运动直到速度达到v1 再做匀速运动 故传送带对物体先做正功后不做功 c可能 答案 b 1 2014年宿州模拟 如图所示 重球m用一条不可伸长的轻质细线拴住后悬于o点 重球置于一个斜面不光滑的斜劈m上 用水平力f向左推动斜劈m在光滑水平桌面上由位置甲匀速向左移动到位置乙 在此过程中 正确的说法是 a m m间的摩擦力对m不做功b m m间的摩擦力对m做负功c f对m所做的功与m对m所做的功的绝对值相等d m m间的弹力对m做正功 解析 小球在向左摆动过程中 m对m的摩擦力方向与小球m的位移方向间夹角小于90 故摩擦力对m做正功 a b均错误 因m匀速向左运动 地面对m的支持力和m的重力不做功 一定有f对m所做的功与m对m所做的功合功为零 c正确 m对m的弹力方向与m位移方向夹角小于90 故对m做正功 d项错 答案 c 互动探究 1 如何计算恒力的功 计算恒力功的基本思路是什么 2 如何计算变力的功 若变力的功率恒定 则可以用哪个公式计算功 3 如何求合力的功 常用哪些方法 核心突破 1 求解恒力做功的流程图 功的计算 温馨提示 对恒力作用下物体的运动 力对物体做的功用w flcos 求解 该公式也可写成w f l cos f cos l 即功等于力与力方向上位移的乘积或功等于位移与位移方向上力的乘积 典例2 一滑块在水平地面上沿直线滑行 t 0时其速度为1m s 从此刻开始在滑块运动方向上再施加一水平作用力f 力f和滑块的速度v随时间的变化规律分别如图甲和乙所示 求 1 在第1秒内 第2秒内力f对滑块做的功w1 w2 2 前两秒内力f的总功wf及滑块所受合力的功w 思路点拨 1 力f在第1秒内 第2秒内均为恒力 可以用公式w flcos 求功 2 位移l可由v t图的 面积 求出 3 前两秒内力f的总功与滑块所受合力的功不相同 答案 1 0 5j 1 5j 2 1 0j0 2 人在a点拉着绳通过一定滑轮吊起质量m 50kg的物体 如图所示 开始时绳与水平方向的夹角为60 当人匀速提起重物由a点沿水平方向运动l 2m而到达b点时 绳与水平方向成30 角 则人对绳的拉力做了多少功 答案 730j 互动探究 1 如何计算平均功率 常用哪些公式 2 如何计算瞬时功率 常用哪些公式 核心突破 1 平均功率的计算方法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 f vf 其中vf为物体的速度v在力f方向上的分速度 3 p fv v 其中fv为物体受到的外力f在速度v方向上的分力 功率的计算 答案 d 3 如图所示 在外力作用下某质点运动的v t图象为正弦曲线 从图中可判断 a 在0 t1时间内 外力做负功b 在0 t1时间内 外力的功率逐渐增大c 在t2时刻 外力的功率最大d 在t1 t3时间内 外力做的总功为零解析 0 t1内 速度变大 合力与速度方向相同 外力做正功 a错误 根据v t图象的斜率表示加速度 加速度对应合力 故t1时刻合力f 0 由p fv知 外力的功率为零 故b错误 在t2时刻速度为零 故此时外力的功率为零 c错 在t1 t3时间内 动能变化为零 由动能定理知 外力做的总功为零 d正确 答案 d 互动探究 1 机车启动的方式有哪几种 2 解答机车启动问题的基本思路是什么 核心突破 1 机车的输出功率p fv 其中f为机车的牵引力 v为机车运动速度 2 两种启动方式对比 机车启动问题 典例4 2014年阜阳模拟 高速连续曝光照相机可在底片上重叠形成多个图象 现利用这架照相机对md 2000家用汽车的加速性能进行研究 图为汽车做匀加速直线运动时三次曝光的照片 图中汽车的实际长度为4m 照相机每两次曝光的时间间隔为2 0s 已知该汽车的质量为1000kg 额定功率为90kw 汽车运动过程中所受的阻力始终为1500n 1 试利用图示 求该汽车的加速度 2 若汽车由静止开始以此加速度做匀加速运动 匀加速运动状态最多能保持多长时间 3 汽车所能达到的最大速度是多大 4 若该汽车从静止开始运动 牵引力不超过3000n 求汽车运动2400m所用的最短时间 汽车已经达到最大速度 思路点拨 1 由图片信息 利用位移差为at2 可求加速度 2 匀加速阶段结合牛顿定律 功率公式 可求末速度 再由速度公式可求加速时间 3 分两个阶段找出时间 答案 1 1 5m s2 2 20s 3 60m s 4 70s 1 根据图线abc 判断该电动车做什么运动 并计算电动车的额定功率 2 求此过程中电动车做匀加速直线运动的加速度的大小 3 电动车由静止开始运动 经过多长时间速度达到v1 2m s 解析 1 分析图线可知 图线ab段代表的过程为牵引力f不变 阻力ff不变 电动车由静止开始做匀加速直线运动 图线bc段的斜率表示电动车的功率p p不变为额定功率 达到额定功率后 则电动车所受牵引力逐渐减小 做加速度减小的变加速直线运动 直至达最大速度15m s 此后电动车做匀速直线运动 由图象可得 当达到最大速度vmax 15m s时 牵引力为fmin 400n故恒定阻力ff fmin 400n额定功率p fminvmax 6 103w 答案 1 ab段表示电动车做匀加速直线运动 bc段表示电动车做加速度逐渐减小的变加速直线运动6 103w 2 2m s2 3 1s 应用动能定理求变力做功的方法 方法概述 动能定理既适用于直线运动 也适用于曲线运动 既适用于求恒力功也适用于求变力功 因使用动能定理可由动能的变化来求功 所以动能定理是求变力功的首选 问题类型 1 大小不变 方向变化的力做功时 可应用动能定理 也可直接用力的大小和路程的乘积来求功 2 大小变化 方向不变的力做功时 可应用动能定理 也可用平均作用力和位移的乘积来求功 3 大小 方向都变化的力做功时 常用动能定理求功 解决思路 1 选取研究对象 选择运动过程 2 明确哪