高考物理人教版一轮复习课件第五章第1节功功率动能定理.ppt

第五章机械能第1节功功率动能定理 基础过关 考点研析 素养提升 基础知识 一 功 基础过关紧扣教材 自主落实 1 定义 如果作用于某物体的恒力大小为F 该物体沿运动 经过位移l 则F与l的乘积叫做恒力F的功 简称功 力的方向 2 做功的两个不可缺少的因素 和的方向上发生的 力 力 位移 3 公式 W Flcos 焦耳 4 单位 1J 1N m 5 功的正负的意义 标量 1 功是 但有正负之分 正功表示动力对物体做功 负功表示对物体做功 2 一个力对物体做负功 往往说成是物体做功 取绝对值 阻力 克服这个力 6 功的正负的确定 公式W Flcos 中 为F与l的夹角 1 若0 0 表示力对物体做功 2 若 90 则W 0 表示力对物体 3 若90 180 则W 0 表示力对物体做功 正 不做功 负 二 功率 1 定义 功跟完成这些功所用的比值 2 物理意义 功率表示做功的 功率大则表示力对物体做功 功率小则表示力对物体做功 3 功率 是量 只有 没有 时间 快慢 快 标 大小 方向 4 计算式 平均功率 慢 2 P Fvcos 5 额定功率 机械正常工作时的输出功率 一般在机械的铭牌上标明 6 实际功率 机械工作时的功率 要求小于等于额定功率 长时间 实际 答案 发动机的功率是指发动机的牵引力的功率 三 动能与动能定理 1 动能 物体由于而具有的能 运动 3 动能定理 1 内容 在一个过程中对物体所做的功 等于物体在这个过程中 动能的变化 Ek2 Ek1 3 物理意义 的功是物体动能变化的量度 合外力 4 适用条件 动能定理既适用于直线运动 也适用于运动 既适用于恒力做功 也适用于做功 力可以是各种性质的力 既可以同时作用 也可以作用 曲线 变力 分阶段 1 只要物体受力且发生位移 则力对物体一定做功 过关巧练 1 思考判断 2 如果一个力阻碍了物体的运动 则这个力一定对物体做负功 3 发动机功率一定时 机车的牵引力与运行速度的大小成反比 4 物体的动能不变 所受的合外力必定为零 5 一定质量的物体动能变化时 速度一定变化 但速度变化时 动能不一定变化 6 如果合外力对物体做功为零 那么物体所受的合外力一定为零 2 若要求汽车空载时的制动距离是 当速度为50km h时 客车不超过19m 卡车不超过21m 如果客车和卡车质量之比为19 21 制动时所受阻力不变 在刚好满足上述要求时 客车和卡车 A 所受阻力之比为19 21B 加速度之比为21 19C 所受阻力做功之比为21 19D 制动时间之比为21 19 B 3 2018 广西南宁模拟 关于功的概念 下列说法正确的是 A 物体受力越大 位移越大 力对物体做功越多B 合力的功等于各分力功的矢量和C 摩擦力可以对物体做正功D 功有正 负 但正 负不表示方向 而表示大小 C 解析 因功的决定因素为力 位移及二者的夹角 若力大 位移大 但两者夹角为90 时 则做功为0 故选项A错误 合力的功等于各分力功的代数和 选项B错误 摩擦力可以做正功 也可以做负功 这要看摩擦力与位移的方向关系 故选项C正确 功是标量 有正 负之分 但功的正 负不是表示方向 也不是表示大小 而是表示力对物体做功的效果 所以选项D错误 4 如图所示 置于光滑水平面上的物块在水平恒力F的作用下由静止开始运动 其速度v 动能Ek及拉力功率P随时间t或位移x的变化图像可能正确的是 C 考点一功的分析与计算 1 恒力做功的计算方法 考点研析核心探究 重难突破 2 变力做功的求解 3 合外力做的功 法一 先求合外力F合 再用W合 F合scos 求功 适用于F合为恒力的过程 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 典例1 2019 辽宁大连质检 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 当人匀速提起物体由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 取g 10m s2 答案 730J 针对训练1 一物体所受的力F随位移s变化的图像如图所示 求在这一过程中 力F对物体做的功为 A 3JB 6JC 7JD 8J B 针对训练2 2018 黑龙江哈尔滨模拟 如图所示 建筑工人通过滑轮装置将一质量是100kg的料车沿 30 角的斜面由底端匀速地拉到顶端 斜面长L是4m 若不计滑轮的质量和各处的摩擦力 g取10N kg 求这一过程中 1 人拉绳子的力做的功 2 料车的重力做的功 3 料车受到的合力对物体做的总功 2 重力做功W2 mgh mgLsin 2000J 3 由于料车在斜面上匀速运动 则料车所受的合力为0 故W合 0 答案 1 2000J 2 2000J 3 0 考点二功率的理解与计算 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 利用公式P FvF 其中vF为物体的速度v在力F方向上的分速度 3 利用公式P Fvv 其中Fv为物体受的外力F在速度v方向上的分力 3 机车启动的两种方式 1 两种方式的比较 2 三个重要的关系式 典例2 2019 江苏徐州模拟 汽车发动机的额定功率为60kW 汽车的质量为5 103kg 汽车在水平路面上行驶时 阻力是车重的0 1倍 g取10m s2 试求 1 若汽车保持额定功率不变从静止启动 汽车所能达到的最大速度是多大 当汽车的加速度为2m s2时速度是多大 答案 1 12m s4m s 2 若汽车从静止开始 保持以0 5m s2的加速度做匀加速直线运动 这一过程能维持多长时间 答案 2 16s 针对训练 多选 汽车在平直的公路上以恒定的功率启动 设阻力恒定 则图中关于汽车运动过程中加速度 速度随时间变化的关系 以下判断正确的是 AB A 汽车的加速度 时间图像可用图乙描述B 汽车的速度 时间图像可用图甲描述C 汽车的加速度 时间图像可用图丁描述D 汽车的速度 时间图像可用图丙描述 考点三动能定理及其应用 1 应用动能定理的流程 2 注意事项 1 动能定理的研究对象可以是单一物体 或者是可以看做单一物体的物体系统 2 动能定理是求解物体的位移或速率的简捷方法 当题目中涉及位移和速度而不涉及时间时可优先考虑动能定理 处理曲线运动中的速率问题时也要优先考虑动能定理 3 应用动能定理时 必须明确各力做功的正 负 当一个力做负功时 可设物体克服该力做功为W 将该力做功表达为 W 也可以直接用字母W表示该力做功 使其字母本身含有负号 典例3 如图所示 一辆汽车通过一根绳PQ跨过定滑轮提升井中质量为m的物体 绳的P端拴在车后的挂钩上 Q端拴在物体上 设绳的总长不变 绳的质量 定滑轮的质量和尺寸 绳与滑轮间的摩擦都忽略不计 开始时 车在A处 滑轮左右两侧绳都已绷紧并且是竖直的 左侧绳长为H 提升时车水平向左加速运动 沿水平方向从A经过B驶向C 设A到B的距离也为H 车经过B点时的速度为v0 求车由A运动到B的过程中 绳对物体所做的功 解析 当小车运动到B点时 绳子与水平方向的夹角为45 如图所示 针对训练1 多选 如图所示 电梯质量为M 在它的水平地板上放置一质量为m的物体 电梯在钢索的拉力作用下竖直向上加速运动 当电梯的速度由v1增加到v2时 上升高度为H 则在这个过程中 下列说法或表达式正确的是 CD 针对训练2 求变力做功 如图 一半径为R的半圆形轨道竖直固定放置 轨道两端等高 质量为m的质点自轨道端点P由静止开始滑下 滑到最低点Q时 对轨道的正压力为2mg 重力加速度大小为g 质点自P滑到Q的过程中 克服摩擦力所做的功为 C 考点四应用动能定理解决多过程问题 1 应用动能定理解决多过程问题时 要根据题目所求解的问题选取合适的过程 可以分几个过程 也可以对整体过程研究 值得注意的是虽然列式时忽略了中间复杂的过程 但不能忽略对每个过程的分析 2 当涉及重力 大小恒定的阻力或摩擦力做功时 要注意它们的做功特点 1 重力的功取决于物体的初 末位置 与路径无关 2 大小恒定的阻力或摩擦力做的功等于力的大小与路程的乘积 典例4 如图所示 倾角 45 的粗糙平直导轨AB与半径为R的光滑圆环轨道相切 切点为B 整个轨道处在竖直平面内 一质量为m的小滑块 可以看做质点 从导轨上离地面高为h 3R的D处无初速度下滑进入圆环轨道 接着小滑块从圆环最高点C水平飞出 恰好击中导轨上与圆心O等高的P点 不计空气阻力 已知重力加速度为g 求 1 滑块运动到圆环最高点C时的速度大小 2 滑块运动到圆环最低点时对圆环轨道压力的大小 答案 2 6mg 3 滑块在斜面轨道BD间运动的过程中克服摩擦力做的功 针对训练1 如图所示 MNP为竖直面内一固定轨道 其圆弧段MN与水平段NP相切于N P端固定一竖直挡板 M相对于N的高度为h NP长度为s 一物块从M端由静止开始沿轨道下滑 与挡板只发生一次碰撞 碰撞后物块速度大小不变 方向相反 最后停止在水平轨道上某处 若在MN段的摩擦可忽略不计 物块与NP段轨道间的动摩擦因数为 求物块停止的地方距N点的距离的可能值 针对训练2 如图所示 半径R 0 4m的光滑圆弧轨道BC固定在竖直平面内 轨道的上端点B和圆心O的连线与水平方向的夹角 30 下端点C为轨道的最低点 圆弧轨道与粗糙水平面相切于C点 一根轻质弹簧的右端固定在竖直挡板上 质量m 0 1kg的小物块 可视为质点 从空中A点以v0 2m s的速度被水平抛出 恰好从B点沿轨道切线方向进入轨道 经过C点后在水平面上向右运动至D点时 弹簧被压缩至最短 C D两点间的水平距离L 1 2m 小物块与水平面间的动摩擦因数 0 5 g取10m s2 求 1 小物块经过圆弧轨道上B点时的速度大小vB 答案 1 4m s 2 小物块经过圆弧轨道上C点时对轨道的压力大小 答案 2 8N 3 在上述过程中弹簧的弹性势能的最大值Epm 答案 3 0 8J 高考模拟 1 2017 全国 卷 14 如图 一光滑大圆环固定在桌面上 环面位于竖直平面内 在大圆环上套着一个小环 小环由大圆环的最高点从静止开始下滑 在小环下滑的过程中 大圆环对它的作用力 A 一直不做功B 一直做正功C 始终指向大圆环圆心D 始终背离大圆环圆心 素养提升学科素养 演练提升 A 解析 大圆环光滑 对小环只有弹力FN 弹力始终沿径向 与速度垂直 不做功 选项A正确 B错误 小环位于圆心上方某处时 FN沿半径向外 小环位于圆心以下某处时 FN沿半径向里 选项C D错误 2 2018 全国 卷 14 如图 某同学用绳子拉动木箱 使它从静止开始沿粗糙水平路面运动至具有某一速度 木箱获得的动能一定 A 小于拉力所做的功B 等于拉力所做的功C 等于克服摩擦力所做的功D 大于克服摩擦力所做的功 A 解析 由题意知 W拉 W克 Ek 0 则W拉 Ek 选项A正确 B错误 W克与Ek的大小关系不确定 选项C D错误 3 2018 全国 卷 19 多选 地下矿井中的矿石装在矿车中 用电机通过竖井运送到地面 某竖井中矿车提升的速度大小v随时间t的变化关系如图所示 其中图线 分别描述两次不同的提升过程 它们变速阶段加速度的大小都相同 两次提升的高度相同 提升的质量相等 不考虑摩擦阻力和空气阻力 对于第 次和第 次提升过程 A 矿车上升所用的时间之比为4 5B 电机的最大牵引力之比为2 1C 电机输出的最大功率之比为2 1D 电机所做的功之比为4 5 AC 4 2019 河北衡水月考 如图 甲 所示 在