高考物理大一轮复习 第05章 机械能 第1讲 功 功率课件 新人教版.ppt

机械能 第五章 栏 目 导 航 1 定义 一个物体受到力的作用 如果在 上发生了一段位移 就说这个力对物体做了功 2 必要因素 力和物体在 上发生的位移 3 物理意义 功是能量转化的 力的方向 力的方向 量度 flcos 正功 负功 克服 不做功 6 1 把一小球以一定的初速度竖直向上抛出 小球上升的最大高度为h 空气阻力的大小恒为f 求从抛出到落回抛出点整个过程中 空气阻力对小球做的功 甲同学认为 从抛出到落回原点 位移为0 故空气阻力做功为0 乙同学认为 上升和下降过程中空气阻力做功均为 fh 故整个过程中 空气阻力做的功为 2fh 你认为哪位同学的结果是正确的 为什么 提示 乙同学是正确的 因整个过程空气阻力不是恒力 不能用功的公式直接求解 所以甲的认识是错误的 2 举例说明 一对作用力和反作用力都做正功 都做负功 一个做正功 一个做负功 提示 两带同种电荷的小球相互靠近或远离 两带异种电荷的小球沿同一方向运动 时间 快慢 平均功率 平均 瞬时 4 机车的两种启动过程分析 1 机车以恒定功率启动时 其速度v 牵引力f 加速度a如何变化 试定性画出这一过程的v t图象 提示 2 机车以恒定加速度启动时 其速度v 功率p 加速度a如何变化 匀加速直线运动过程何时结束 试定性画出这一过程的v t图象 提示 1 判断正误 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 作用力做正功时 反作用力一定做负功 3 力对物体做功的正负是由力和位移间的夹角大小决定的 4 由p fv可知 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 5 汽车上坡时换成低挡位 其目的是减小速度得到较大的牵引力 答案 1 2 3 4 5 2 粤教版必修2p67第5题 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 c 3 粤教版必修2p77第2题 多选 一个物体在水平方向的两个恒力作用下沿水平方向做匀速直线运动 若撤去其中的一个力 则 a 物体的动能可能减少b 物体的动能可能不变c 物体的动能可能增加d 余下的力一定对物体做功答案 acd 答案 bd 5 人教版必修2p59第1题改编 如图所示 两个物体与水平地面间的动摩擦因数相等 它们的质量也相等 在甲图中用力f1拉物体 在乙图中用力f2推物体 夹角均为 两个物体都做匀速直线运动 通过相同的位移 设f1和f2对物体所做的功分别为w1和w2 物体克服摩擦力做的功分别为w3和w4 下列判断正确的是 a f1 f2b w1 w2c w3 w4d w1 w3 w2 w4答案 d 1 功的正负的判断方法 1 恒力做功的判断 依据力与位移方向的夹角来判断 2 曲线运动中做功的判断 依据f与v的方向夹角 来判断 0 90 时 力对物体做正功 90 180 时 力对物体做负功 90 时 力对物体不做功 3 依据能量变化来判断 功是能量转化的量度 若有能量转化 则必有力对物体做功 此法常用于判断两个相联系的物体之间的相互作用力做功的判断 2 恒力做功的计算方法3 合力做功的计算方法方法一 先求合力f合 再用w合 f合lcos 求功 方法二 先求各个力做的功w1 w2 w3 再应用w合 w1 w2 w3 求合力做的功 1 2017 课标 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 a 解析 小环在固定的光滑大圆环上滑动 做圆周运动 其速度沿大圆环切线方向 大圆环对小环的弹力 即作用力 垂直于切线方向 与速度垂直 故大圆环对小环的作用力不做功 选项a正确 b错误 开始时大圆环对小环的作用力背离圆心 到达圆心等高点时弹力提供向心力 故大圆环对小环的作用力指向圆心 选项c d错误 2 如图所示 质量为m的物体置于倾角为 的斜面上 物体与斜面间的动摩擦因数为 在外力作用下 斜面以加速度a沿水平方向向左做匀加速运动 运动中物体m与斜面体相对静止 则关于斜面对m的支持力和摩擦力的做功情况 下列说法中错误的是 a 支持力一定做正功b 摩擦力一定做正功c 摩擦力可能不做功d 摩擦力可能做负功 b 解析 由功的计算公式w fscos 可知 支持力方向垂直斜面向上 与位移的方向夹角小于90 支持力一定做正功 而摩擦力是否存在需要讨论 当加速度较小时 摩擦力ff沿斜面向上 即a gtan 摩擦力沿斜面向上 做负功 当加速度较大时 摩擦力ff沿斜面向下 即a gtan 摩擦力沿斜面向下 做正功 当a gtan 时 摩擦力不存在 不做功 综上所述 b是错误的 1 利用微元法求变力做功将物体的位移分割成许多小段 因小段很小 每一小段上作用在物体上的力可以视为恒力 这样就将变力做功转化为在无数多个位移上的恒力所做功的代数和 此法常用于求解大小不变 方向改变的变力做功问题 d 2 化变力为恒力求变力做功有些变力做功问题通过转换研究对象 可转化为恒力做功 用w flcos 求解 此法常用于轻绳通过定滑轮拉物体做功的问题中 如图所示 固定的光滑竖直杆上套着一个滑块 用轻绳系着滑块绕过光滑的定滑轮 以大小恒定的拉力f拉绳 使滑块从a点起由静止开始上升 若从a点上升至b点和从b点上升到c点的过程中拉力f做的功分别为w1和w2 滑块经b c两点的动能分别为ekb和ekc 图中ab bc 则 a w1 w2b w1 w2c w1 w2d 无法确定w1和w2的大小关系 a 解析 轻绳对滑块做的功为变力做功 可以通过转换研究对象 将变力做功转化为恒力做功 因轻绳对滑块做的功等于拉力f对轻绳做的功 而拉力f为恒力 w f l l为轻绳拉滑块过程中力f的作用点移动的位移 大小等于定滑轮左侧绳长的缩短量 由题图可知 lab lbc 故w1 w2 a正确 b abd 4 如图所示 质量为m的小球用长为l的细线悬挂而静止在竖直位置 现用水平拉力f将小球缓慢拉至如图所示位置 细线与竖直方向成 角 此后撤去拉力f 小球再次到达竖直位置 下列说法正确的是 a 整个过程中 拉力f做功为flsin b 上升过程中 重力做功为 mgl 1 cos c 整个过程中 细绳拉力做功为mgl 1 cos d 下摆过程中 小球速度逐渐增大 细绳拉力做功逐渐增大 b 解析 当f缓慢地将小球拉离到与竖直方向成 角的位置过程中 小球的速率不变 动能不变 由动能定理可得 wf1 mgh 0 而高度变化为 h l 1 cos 所以wf1 mgl 1 cos 故选项a错误 选项b正确 整个运动过程中由于绳的拉力始终与速度方向垂直 故绳的拉力不做功 故选项c d错误 a 求功率时 必须明确是求哪一个力的功率 且该力必须为恒力 同时要分清是何种类型的功率 平均功率对应的是一段时间或一个过程 求平均功率必须明确是做功的物体在哪一段时间内或哪个过程中的平均功率 瞬时功率对应的是某一时刻或某一位置 求瞬时功率必须明确是做功的物体在哪个时刻或哪个位置的瞬时功率 然后正确选择公式求解 2018 昆明七校联考 多选 物体受到水平推力f的作用在粗糙水平面上做直线运动 通过力和速度传感器监测到推力f 物体速度v随时间t变化的规律分别如图甲 乙所示 取g 10m s2 则下列说法正确的是 a 物体的质量m 0 5kgb 物体与水平面间的动摩擦因数 0 40c 第2s内物体克服摩擦力做的功w 2 0jd 前2s内推力f做功的平均功率 3w abc c 6 2018 山东质检 如图所示 质量m 2kg的小物体放在长直的水平地面上 用水平细线绕在半径r 0 5m的薄圆筒上 t 0时刻 圆筒由静止开始绕竖直的中心轴转动 其角速度随时间的变化规律如图乙所示 小物体和地面间的动摩擦因数 0 1 重力加速度g取10m s2 则 a 小物体的速度随时间的变化关系满足v 4tb 细线的拉力大小为2nc 细线拉力的瞬时功率满足p 4td 在0 4s内 细线拉力做的功为12j d 1 机车的两种启动模型 2 机车启动问题常用的三个公式 1 牛顿第二定律 f ff ma 2 功率公式 p f v 3 速度公式 v at 说明 f为牵引力 ff为机车所受恒定阻力 cd cd 7 2018 乌鲁木齐诊断 动车组是由几节自带动力的车厢加几节不带动力的车厢组成的 带动力的车厢叫动车 不带动力的车厢叫拖车 每节动车与拖车质量都相等 每节动车的额定功率都相等 动车组运行过程中总阻力来自两部分 一部分是车轮与铁轨之间摩擦产生的机械阻力 阻力大小与动车组的质量成正比 另一部分来自于空气阻力 阻力大小与动车组速度的平方成正比 一列12节车厢的动车组 有3节动车时最大速度为160km h 此时空气阻力是总阻力的0 5倍 若要使12节车厢的动车组的最大速度达到240km h 则动车的节数至少为 a 7节b 8节c 9节d 10节 b 解析 设空气阻力为f1 kv2 车轮与铁轨间的摩擦阻力为ff由题意可知f1 0 5 f1 ff 得ff f1 kv23p ff kv v1np ff kv v2解得n 7 3 n取整数8 选项b正确 8 多选 质量为2 1