高考物理总复习 第5章 第1课时 功 功率课件.ppt

第1课时功功率 一 功 基础导引 1 图1表示物体在力f的作用下在水平面上发生了一段位移s 分别计算这三种情形下力对物体做的功 设这三种情形下力和位移的大小都相同 f 10n s 2m 角 的大小如图所示 图1 2 用起重机把重量为2 104n的物体匀速地提高了5m 钢绳的拉力做了多少功 重力做了多少功 物体克服重力做了多少功 这些力所做的总功是多少 答案 1 105j 1 105j1 105j0 解析 重物被匀速提升时 合力为0 钢绳对重物的拉力的大小等于重物所受的重力 即f g 2 104n钢绳拉力所做的功w1 fscos0 2 104 5j 1 105j 重力做的功w2 gscos180 2 104 5 1 j 1 105j物体克服重力做的功w3 w2 1 105j这些力所做的总功w总 w1 w2 1 105j 1 105j 0 知识梳理 1 功的定义 力对物体所做的功等于力的大小 位移的大小以及力与位移夹角的余弦的乘积 2 功的计算公式 w 特别提醒只适用于恒力做功的计算 fscos 3 力做功的两个必要因素 力和物体在 发生的位移 4 功是 没有方向 但有正 负之分 力的方向上 标量 答案 正功表示物体所受力使物体获得能量 是动力 负功表示物体所受力使物体失去能量 是阻力 正负号只表示物理意义 不表示大小 二 功率 基础导引 1 运动员在某次体能训练中 用100s的时间跑上了20m高的楼 那么 与他登楼时的平均功率最接近的估测值是 a 10wb 100wc 1kwd 10kw 答案 b 2 某型号汽车发动机的额定功率为60kw 在水平路面上行驶时受到的阻力是1800n 求发动机在额定功率下汽车匀速行驶的速度 在同样的阻力下 如果以较低的速度54km h行驶时 发动机输出的实际功率是多少 答案 120km h27kw 知识梳理 1 功率的定义 功跟完成这些功所用 的比值 2 功率的物理意义 描述做功的 时间 快慢 平均功率 平均功率 瞬时功率 4 额定功率 机械 时输出的 功率 5 实际功率 机械 时输出的功率 实际功率往往小于 正常工作 最大 实际工作 额定功率 答案 f为机车的牵引力 因为p为机车牵引力的功率 而不是合外力的功率 考点解读 1 恒力做功的计算公式w fscos 其中f为恒力 s是物体相对地面的位移 而不是相对于和它接触的物体的位移 考点一功的计算 2 变力做功的计算 1 用动能定理w ek计算 2 当变力做功的功率一定时 用功率和时间计算 w pt 3 将变力做功转化为恒力做功 3 总功的计算 1 先求物体所受的合外力 再求合外力的功 2 先求每个力做的功 再求各力做功的代数和 典例剖析 例1如图2所示 质量为m的物体静止在倾角为 的斜面上 物体与斜面间的动摩擦因数为 现使斜面水平向左匀速移动距离s 图2 2 斜面对物体的弹力做的功为 a 0b mgssin cos2 c mgscos2 d mgssin cos 3 重力对物体做的功为 a 0b mgsc mgstan d mgscos 4 斜面对物体做的功是多少 各力对物体所做的总功是多少 解析对物体进行受力分析如图所示 物体m受到重力mg 摩擦力f和支持力fn的作用 物体有沿斜面下滑的趋势 f为静摩擦力 位移s的方向与速度v的方向相同 据物体的平衡条件有f mgsin fn mgcos 由功的计算公式w fscos 有 1 摩擦力f对物体做功wf f scos 180 mgssin cos 故c对 2 弹力fn对物体做功wn fnscos 90 mgssin cos 故d对 3 重力g做功wg mgscos90 0 故a对 4 斜面对物体的作用力即fn和f的合力 方向竖直向上 大小等于mg 物体处于平衡状态 则w斜 f合 scos90 mgscos90 0 各力对物体所做的总功是求各力做功的代数和 即w总 wf wn wg 0 答案 1 c 2 d 3 a 4 00 跟踪训练1如图3所示 水平路面上有一辆质量为m的汽车 车厢中有一质量为m的人正用力f向前推车厢 图3 1 当车匀速向前行驶距离l的过程中 人推车的力做了多少功 人对车做了多少功 车对人做了多少功 2 若车以加速度a向后行驶距离l的过程中 人推车的力做了多少功 人对车做了多少功 车对人做了多少功 答案 见解析 解析 1 人推车的力做功为wf fl 人对车的作用力和车对人的作用力均为0 所以人对车做功和车对人做功均为0 2 人推车的力做功为wf fl 车对人的力为ma 方向向右 人对车的力为ma 方向向左 所以车对人做功为w1 mal 人对车做功为w2 mal 考点解读 判断正负功的方法1 根据力的方向和位移的方向的夹角 判断功的正负 2 从能量角度入手 根据功是能量转化的量度进行判断 若有能量转化 则必有力对物体做功 此法既适用于恒力做功 也适用于变力做功 3 看力f与物体运动速度方向之间的夹角 的大小 若 90 则力f不做功 若 90 则力f做负功 或者说物体克服力f做功 此法常用于判断曲线运动中力做功的情况 考点二判断功的正负 典例剖析 例2如图4所示 小物体位于光滑斜面上 斜面位于光滑的水平地面上 从地面上看 在小物体沿斜面下滑过程中 斜面对物体的作用力 a 不垂直接触面 做功为0b 垂直接触面 做功为0c 垂直接触面 做功不为0d 不垂直接触面 做功不为0 图4 解析弹力方向永远与接触面相垂直 a d错 小物体下滑过程中 斜面要向右移动 如图所示 弹力方向与位移方向不再垂直而是成一钝角 弹力对小物体做负功 c对 答案c 跟踪训练2 2014 阳江质检 物体在合外力作用下做直线运动的v t图象如图5所示 下列表述正确的是 a 在0 1s内 合外力做正功b 在0 2s内 合外力总是做负功c 在1 2s内 合外力不做功d 在0 3s内 合外力总是做正功 答案 a 图5 解析 根据物体的v t图象可知 物体在0 1s内做匀加速运动 合外力做正功 a正确 在1 3s内做匀减速运动 合外力做负功 根据动能定理知在0 3s内 合外力做功为0 3 应用公式p fv时需注意 1 f与v方向在同一直线上时 p fv 2 f与v方向有一夹角 时 p fvcos 则摩擦力对物块做功的功率为p1 fv1 2 1w 2w 皮带的速度为v 2m s 故皮带克服摩擦力做功的功率为p2 fv 2 2w 4w 答案0 8w2w4w 答案 bd 考点解读 对机动车等交通工具 在启动的时候 通常有两种启动方式 即以恒定功率启动和以恒定加速度启动 现比较如下 考点四机动车两种启动方式 特别提醒图表中的v1为机车以恒定加速度启动时匀加速运动的末速度 而vm为机车以额定功率运动时所能达到的最大速度 1 该汽车的额定功率 2 该汽车由静止开始运动 经过35s达到最大速度40m s 求其在bc段的位移 解析 1 由图线分析可知 图线ab表示牵引力f不变即f 8000n 阻力f不变 汽车由静止开始做匀加速直线运动 图线bc的斜率表示汽车的功率p不变 达到额定功率后 汽车所受牵引力逐渐减小 汽车做加速度减小的变加速直线运动 直至达到最大速度40m s 此后汽车做匀速直线运动 由图可知 当最大速度vmax 40m s时 牵引力为fmin 2000n由平衡条件f fmin可得 f 2000n由公式p fminvmax得 额定功率p 8 104w 答案 1 8 104w 2 75m 答案 bc 例5某力f 10n作用于半径r 1m的转盘的边缘上 力f的大小保持不变 但方向始终保持与作用点的切线方向一致 则转动一周的过程中这个力f做的总功应为 a 0b 20 jc 10jd 20j解析把圆周分成无数个小段 每个小段可认为与力在同一直线上 故 w f l 则转动一周过程中各个小段做功的代数和为w f 2 r 20 j 故b正确 答案b 13 求变力做功的方法 例6用铁锤将一铁钉击入木块 设木块对铁钉的阻力与铁钉进入木块内的深度成正比 铁锤击打第一次后 能把铁钉击入木块内1cm 则击打第二次后 能击入多深 设铁锤每次做功相等 解析因为阻力f ks 以f为纵坐标 f方向上的位移s为横坐标 作出f s图象 如图所示 曲线下的面积的值等于f对铁钉做的功 答案0 41cm 3 图象法如果参与做功的变力方向与位移方向始终一致而大小随位移变化 我们可作出该力随位移变化的图象 那么图线与坐标轴所围成的面积 即为变力