高考物理大一轮复习 第五章 机械能守恒定律 第1讲 功 功率课件.ppt

第1讲功功率 第五章机械能守恒定律 考试标准 内容索引 过好双基关回扣基础知识训练基础题目 研透命题点细研考纲和真题分析突破命题点 课时作业限时训练练规范练速度 过好双基关 一 追寻守恒量1 物体由于运动而具有的能量叫做 相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫做 2 无论经历怎样的运动变化 能量总和保持不变 称之为 动能 势能 守恒 二 功1 做功的必要因素力和物体在上发生的位移 2 计算公式 1 当恒力f的方向与位移l的方向一致时 w 2 当恒力f的方向与位移l的方向成某一夹角 时 w 力的方向 fl flcos 3 功的正负 正功 负功 不做功 自测1下列说法正确的是a 因为功有正负 所以功是矢量b 功的大小只由力和位移决定c 做功的过程就是物体能量的转化过程d 把重1n的物体匀速举高1m 克服重力做功为 1j 答案 自测2用起重机将质量为m的物体匀速吊起一段距离 那么作用在物体上的各力做功情况应是下列说法中的哪一种 a 重力做正功 拉力做负功 合力做功为零b 重力做负功 拉力做正功 合力做正功c 重力做负功 拉力做正功 合力做功为零d 重力不做功 拉力做正功 合力做正功 答案 三 功率1 定义 功与完成这些功所用的比值 2 物理意义 描述做功的 3 公式 1 p p为时间t内的 2 p fv 力与速度在一条直线上 v为平均速度 则p为 v为瞬时速度 则p为 时间 平均功率 平均功率 瞬时功率 快慢 4 额定功率与实际功率 1 额定功率 动力机械时输出的功率 2 实际功率 动力机械时输出的功率 要求额定功率 正常工作 最大 实际工作 小于或等于 自测3汽车上坡时 在发动机的功率p不变的情况下 要想增大牵引力f 应该怎样改变速度的大小va 增大vb 减小vc 维持v不变d 与v的变化无关 答案 研透命题点 命题点一正 负功的判断 判断力是否做功及做正 负功的方法 例1如图1所示 a b两物块叠放在一起 用细绳将a连接在墙上 用力f拉着b向右移动 用f拉 fab fba分别表示细绳的拉力 a对b的摩擦力和b对a的摩擦力 则下列说法中正确的是a f做正功 fab做负功 fba做正功 f拉不做功b f和fba做正功 f拉和fab不做功c f做正功 fab做负功 fba和f拉不做功d f做正功 其他力都不做功 图1 答案 解析 解析由题意知 力f作用点的位移不为零 且与f方向相同 故f做正功 细绳的拉力f拉作用点的位移为零 故f拉不做功 fab作用点的位移不为零 且与fab方向相反 故fab做负功 fba作用点的位移为零 故fba不做功 所以选项c正确 变式1关于摩擦力对物体做功 以下说法中正确的是a 滑动摩擦力总是做负功b 滑动摩擦力可能做负功 也可能做正功c 静摩擦力对物体一定做负功d 静摩擦力对物体总是做正功 答案 解析 解析无论是静摩擦力 还是滑动摩擦力 既可以做正功 也可以做负功 还可以不做功 变式2如图所示的四幅图是小明提包回家的情景 小明提包的力不做功的是 答案 命题点二功的分析与计算 1 在求力做功时 首先要区分是求某个力的功还是合力的功 是求恒力的功还是变力的功 2 恒力做功与物体的实际路径无关 等于力与物体在力方向上的位移的乘积 或等于位移与在位移方向上的力的乘积 3 若为变力做功 则要考虑应用动能定理或将变力做功转化为恒力做功进行求解 4 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 再求各功的代数和 例2如图2所示 一个质量为m 2kg的物体受到与水平面成37 角的斜向下的推力f 10n的作用 在水平地面上移动了距离x1 2m后撤去推力 此物体又滑行了x2 1 6m的距离后停止运动 物体与地面间的动摩擦因数为0 2 g取10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 求 1 推力f对物体做的功 图2 答案16j 解析推力做功由w flcos 得wf fx1cos37 10 2 0 8j 16j 答案 解析 2 全过程中摩擦力对物体做的功 答案 16 8j 解析如图所示 撤去推力前对物体受力分析可知 竖直方向 fn1 mg fsin37 26n所以撤去推力前摩擦力做功wf1 fn1x1cos180 0 2 26 2 1 j 10 4j撤去推力后fn2 mg 20n wf2 fn2x2cos180 0 2 20 1 6 1 j 6 4j故wf wf1 wf2 16 8j 答案 解析 解析小球在水平拉力f的作用下 从平衡位置p点很缓慢地移动到q点 动能不变 水平力f是变力 不能通过功的公式求解功的大小 根据动能定理得 wf mgl 1 cos 0 解得水平力f所做的功wf mgl 1 cos 故d正确 变式3 2017 绍兴一中高一期末 一质量为m的小球 用长为l的轻绳悬挂于o点 小球在水平力f作用下 从平衡位置p点很缓慢地移动到q点 如图3所示 则力f所做的功为 图3 a flsin b flcos c mglcos d mgl 1 cos 答案 解析 变式4如图4所示 坐在雪橇上的小英与雪橇的总质量为m 狗拉着雪橇沿水平地面向左移动了一段距离l 假定狗对雪橇的拉力f为恒力且与水平方向成 角斜向上 已知雪橇与雪地间的动摩擦因数为 则雪橇受到的a 支持力做功为mglb 合外力做功为mglc 拉力做功为flcos d 滑动摩擦力做功为 mgl 图4 答案 变式5 2015 浙江10月选考 12 快艇在运动中受到的阻力与速度平方成正比 即ff kv2 若油箱中有20l燃油 当快艇以10m s匀速行驶时 还能行驶40km 假设快艇发动机的效率保持不变 则快艇以20m s匀速行驶时 还能行驶a 80kmb 40kmc 10kmd 5km 答案 解析 命题点三功率的理解和计算 1 首先要明确所求功率是平均功率还是瞬时功率 2 平均功率与一段时间 或过程 相对应 计算时应明确是哪个力在哪段时间 或过程 内做功的平均功率 3 瞬时功率计算时应明确是哪个力在哪个时刻 或状态 的功率 例3如图5所示 质量相同的两物体处于同一高度 a沿固定在地面上的光滑斜面下滑 b自由下落 最后到达同一水平面 则 a 重力对两物体做的功相同b 重力的平均功率相同c 到达底端时重力的瞬时功率大小相等d 到达底端时两物体的速度相同 图5 答案 解析 解析由于两个物体质量相同 下落高度相同 所以重力对两物体做的功相同 a选项正确 由于下落的时间不同 所以重力的平均功率不相同 b选项错误 根据机械能守恒可知 两物体到达底端时动能相同 即速度大小相同 但是方向不同 d选项错误 由瞬时功率的计算式可得pa mgvsin pb mgv 因此 到达底端时重力的瞬时功率不相等 c选项错误 b 由p fv只能求某一时刻的瞬时功率 不能求平均功率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 答案 变式7 2017 浙江11月选考 10 如图6所示 质量为60kg的某运动员在做俯卧撑运动 运动过程中可将她的身体视为一根直棒 已知重心在c点 其垂线与脚 两手连线中点间的距离oa ob分别为0 9m和0 6m 若她在1min内做了30个俯卧撑 每次肩部上 图6 升的距离均为0 4m 则克服重力做的功和相应的功率约为a 430j 7wb 4300j 70wc 720j 12wd 7200j 120w 答案 解析 变式8某车以相同的功率在两种不同的水平路面上行驶 受到的阻力分别为车重的k1和k2倍 最大速率分别为v1和v2 则 答案 解析 变式9 2017 金华十校 联考 甲 乙两车从某地同时由静止开始沿直线同方向加速运动 甲车保持功率p恒定 乙车保持牵引力恒定 两车所受阻力均为恒力 则在此过程中a 甲车的牵引力减小b 在t时间内 甲车的牵引力做功为c 乙车的功率减小d 乙车牵引力所做的功等于动能的变化 答案 解析 解析对甲车 p一定 由p fv知 随v增加 牵引力减小 t时间内牵引力做功为pt 故a正确 b错误 对乙车 牵引力f 一定 由p f v 知随v 增加 功率p 增大 由于阻力做功 乙车牵引力做的功大于动能的变化 故c d错误 变式10一台起重机从静止开始匀加速地将一质量m 1 0 103kg的货物竖直吊起 在2s末货物的速度v 4m s 起重机在这2s内的平均输出功率及2s末的瞬时功率分别为 g取10m s2 a 2 4 104w2 4 104wb 2 4 104w4 8 104wc 4 8 104w2 4 104wd 4 8 104w4 8 104w 答案 解析 设起重机吊绳的拉力为f 根据牛顿第二定律 有f mg ma所以f m g a 1 0 103 10 2 n 1 2 104n 则拉力做的功w f l 1 2 104 4j 4 8 104j 2s末的瞬时功率p fv 1 2 104 4w 4 8 104w 故b正确 课时作业 1 在如图1所描述的情景中 人对物体做功的是 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 a 甲图中举重运动员举着杠铃不动b 乙图中工人将货箱从地面搬到桌上c 丙图中修理工用力推汽车 汽车没动d 丁图中大力士支撑着大轮胎静止不动 图1 解析甲图中举重运动员举着杠铃不动 位移为零 人对物体不做功 选项a错误 乙图中工人将货箱从地面搬到桌上 在力的方向上发生了位移 人对物体做功 选项b正确 丙图中修理工用力推汽车 汽车没动 位移为零 人对物体不做功 选项c错误 丁图中大力士支撑着大轮胎静止不动 位移为零 人对物体不做功 选项d错误 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析由于人匀速向上运动 人所受到的合外力不做功 对人受力分析 受到竖直向下的重力 垂直于梯面向上的支持力 根据w fx可知 重力做负功 支持力做正功 故b c d正确 a错误 2 2017 温州市模拟 如图2所示 人站在台阶式自动扶梯上 在匀速向上运动的过程中 下列说法中不正确的是a 人所受的重力做正功b 人所受的重力做负功c 梯面对人的支持力做正功d 人所受的合外力不做功 图2 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 2017 七彩阳光 联考 物体在大小相等的恒力f作用下 分别在粗糙的水平地面上发生了一段位移x 其力与速度方向的夹角如图3所示 则下列判断正确的是 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 图3 a 甲图中力f做负功b 乙图中合外力做功最多c 丙图中摩擦力做功最多d 三个图中力f做功相同 解析 解析根据w fxcos 题图甲中f与位移x的夹角为30 为锐角 力f做正功 题图乙中f与x的夹角为150 力f做负功 丙中f与x的夹角为30 力f做正功 三种情况下力f做功的大小是相等的 题图甲中摩擦力最大 做功最多 题图乙中合外力为f的水平分力与摩擦力的和 而题图甲和题图丙中合外力为f的水平分力与摩擦力的差 故题图乙中合外力做功最多 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 4 2017 绍兴一中高一期末 一人用力踢质量为0 1kg的静止皮球 使球以20m s的速度飞出 假定人踢球瞬间对球的平均作用力是200n 球在水平方向运动了20m停止 那么人对球所做的功为a 5jb 20jc 50jd 400j 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析 解析空气阻力与小球速度方向始终相反 故空气阻力一直做负功 w fh fh 2fh d正确 5 以一定的初速度竖直向上抛出一个小球 小球上升的最大高度为h 空气阻力的大小恒为f 则从抛出到落回到抛出点的过程中 空气阻力对小球做的功为a 0b fhc fhd 2fh 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析高三同学体重大约60kg 引体向上时重心向上运动的位移大约0 5m 故克服重力所做的功w mgh 600 0 5j 300j 故a正确 6 2017 金华市高三上学期期末 如图4所示 高三某男同学参加引体向上体能测试 估算每次引体向上过程该同学克服重力做功最接近于 g取10m s2 a 300jb 600jc 900jd 1200j 图4 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 7 如图5所示 摆球质量为m 悬线的长为l 把悬线拉到水平位置 拉直 后放手 设在摆球从a点运动到b点的过程中空气阻力f阻的大小不变 则下列说法错误的是 重力加速度为g 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 图5 解析重力做功与初末位置的高度差有关 所以重力做功为wg mgl 故a正确 因为线的拉力ft始终与摆球的运动方向垂直 故不做功 故b正确 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 8 中国已成为世界上高铁系统技术最全 集成能力最强 运营里程最长 运行速度最高 在建规模最大的国家 报道称 新一代高速列车 如图6 牵引功率达9000kw 持续运行速度为350km h 答案 解析 图6 则新一代高速列车沿全长约1300km的京沪线从北京到上海 在动力上耗电约为a 3 3 104kwhb 3 3 105kwhc 3 3 106kwhd 3 3 107kwh 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 9 2017 金华十校 联考 一名美团职工用电动自行车沿平直公路行驶给客户送餐 中途因电瓶 没电 只能改用脚蹬车以5m s的速度匀速前行 骑行过程中所受阻力大小恒为车和人总重力的0 02倍 该职工骑电动自行车以5m s的速度匀速前行过程做功的功率最接近a 10wb 100wc 1kwd 10kw 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析设人和车的总质量为100kg 匀速行驶时的速率为5m s 匀速行驶时的牵引力与阻力大小相等f 0 02mg 20n 则人骑电动自行车匀速行驶时的功率为p fv 100w 故b正确 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 10 起重机沿竖直方向以大小不同的速度两次匀速吊起货物 所吊货物的质量相等 那么 关于起重机对货物的拉力和起重机的功率 下列说法正确的是a 拉力不等 功率相等b 拉力不等 功率不等c 拉力相等 功率相等d 拉力相等 功率不等 答案 解析由于两次货物都是做匀速运动 故货物受力平衡 拉力等于重力 而p fv 两次货物的速度不同 拉力相等 故起重机的功率不相等 故d项正确 解析 11 如图7所示 在外力作用下某质点运动的v t图象为正弦曲线 从图中可以判断a 在0 t1时间内 外力的功率先减小后增大b 在0 t1时间内 外力的功率逐渐为零c 在t2时刻 外力的功率为零d 在t3时刻 外力的功率最大 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 图7 解析t 0时 v 0 外力f 0 外力的功率为零 t1时刻 质点的加速度为零 外力f为零 外力的功率为零 所以0 t1时间内 外力的功率先增大后减小 选项a b错误 t2时刻速率为零 此时外力的功率为零 选项c正确 t3时刻 质点的加速度为零 外力为零 外力的功率为零 选项d错误 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 12 2017 嘉兴市期末测试 我国海军装备的某重型气垫船自重达5 0 105kg 最高时速为108km h 装有额定输出功率为9000kw的燃气轮机 假设该重型气垫船在海面航行过程所受的阻力ff与速度v满足ff kv 下列说法正确的是a 该重型气垫船的最大牵引力为3 0 105nb 从题中给出的数据 可算出k 1 0 104n s mc 以最高时速一半的速度匀速航行时 气垫船所受的阻力为3 0 105nd 以最高时速一半的速度匀速航行时 气垫船发动机的输出功率为4500kw 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14