高考物理一轮复习 第5章 机械能 基础课时12 功和功率课件.ppt

高考导航 基础课时12功和功率 知识梳理 知识点一 功1 做功的两个要素 1 作用在物体上的 2 物体在力的方向上发生的 2 公式 w 1 是力与 方向之间的夹角 l为物体对地的位移 2 该公式只适用于 做功 恒力 位移 flcos 位移 力 3 功的正负 正功 不做功 负功 思考 一阵风水平吹过 将熟透的苹果从两米高的枝头吹落 若苹果重2n 风力恒为3n 下落的水平位移为1m 1 苹果下落过程中 重力和风力各做多少功 2 重力和风力对苹果做的总功能不能用平行四边形定则来求 若不能应该怎么求 所做总功为多少 总结出两个力的总功的求法 知识点二 功率1 定义 功与完成这些功所用时间的 2 物理意义 描述力对物体 3 公式 平均功率 2 p 为f与v的夹角 v为平均速度 则p为 v为瞬时速度 则p为 4 额定功率 机械正常工作时输出的 功率 平均功率 瞬时功率 最大 做功的快慢 比值 fvcos 思考 汽车以不同方式启动 一次以恒定功率启动 一次匀加速启动 1 用公式p fv研究汽车启动问题时 力f是什么力 2 以恒定功率启动时 汽车的加速度变化吗 做什么运动 3 汽车上坡的时候 司机师傅必须换挡 其目的是什么 1 多选 下列说法正确的是 a 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b 滑动摩擦力可能做负功 也可能做正功 静摩擦力对物体一定不做功c 作用力做正功时 反作用力一定做负功d 据p fv可知 发动机功率一定时 交通工具的牵引力与运动速度成反比答案ad 诊断自测 答案bd 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 g取10m s2 则在1s内起重机对货物做的功是 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 做功为w fl 5500j 故d正确 答案d 4 2016 瑞安高三检测 如图1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 在甲图用力f1拉物体 在乙图用力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 图1a f1 f2b w1 w2c w3 w4d w1 w3 w2 w4 解析由共点力的平衡可知 f1cos mg f1sin f2cos mg f2sin 则f1 f2 a错误 由w fxcos 位移大小相等 夹角相等 则有w1 w2 b错误 由f滑 fn 可知f1 mg f1sin f2 mg f2sin 则有w3 w4 c错误 两物体都做匀速直线运动 合外力做功之和为零 则有w1 w3 w2 w4 所以正确选项为d 答案d 5 如图2所示 某质点在外力作用下运动的速度 时间图线按余弦规律变化 则下列说法中正确的是 图2a 在0 t1时间内 外力做正功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 解析在0 t1时间内 质点速度减小 动能减小 由动能定理可知 外力做负功 选项a错误 v t图线的斜率表示加速度 0时刻 v t图线斜率为零 加速度为零 合外力为零 外力的功率为零 t1时刻 合外力最大 速度为零 外力的功率为零 0 t1时间内速度逐渐减小 合外力逐渐增大 所以外力的功率先增大后减小 选项b错误 在t2时刻 外力为零 速度最大 外力的功率为零 选项c错误 由于t1时刻和t3时刻质点速度均为零 动能为零 由动能定理可知 外力做的总功为零 选项d正确 答案d 考点一正 负功的判断及计算1 判断力是否做功及做正 负功的方法 2 计算功的方法 1 恒力做的功直接用w flcos 计算 2 合外力做的功方法一 先求合外力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 求合外力做的功 3 变力做的功 应用动能定理求解 用w pt求解 其中变力的功率p不变 常用方法还有转换法 微元法 图象法 平均力法等 求解时根据条件灵活选择 例1 多选 如图3所示 倾角为 的斜劈放在水平面上 斜劈上用固定的竖直挡板挡住一个光滑的质量为m的小球 当整个装置沿水平面以速度v向左匀速运动时间t时 以下说法正确的是 图3 答案acd 方法提炼1 求解恒力做功的流程图 2 求解恒力做功的两个关键 1 恒力做功大小只与f l 这三个量有关 与物体是否还受其他力 物体运动的速度 加速度等其他因素无关 也与物体运动的路径无关 2 f与l必须具备同时性 即l必须是力f作用过程中物体的位移 变式训练 1 2014 新课标全国卷 16 一物体静止在粗糙水平地面上 现用一大小为f1的水平拉力拉动物体 经过一段时间后其速度变为v 若将水平拉力的大小改为f2 物体从静止开始经过同样的时间后速度变为2v 对于上述两个过程 用wf1 wf2分别表示拉力f1 f2所做的功 wf1 wf2分别表示前后两次克服摩擦力所做的功 则 a wf2 4wf1 wf2 2wf1b wf2 4wf1 wf2 2wf1c wf2 4wf1 wf2 2wf1d wf2 4wf1 wf2 2wf1 答案c 例2 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b 特别提醒要明确所求功率是平均功率还是瞬时功率 对应于某一过程的功率为平均功率 对应于某一时刻的功率为瞬时功率 变式训练 2 多选 如图4所示 某一百货商场内自动电梯以恒定速度v0匀速上升 一个质量为m的人沿电梯匀速往上走 在时间t内走完此电梯 若电梯长为l 电梯斜面倾角为 则 图4 答案bc 考点三机车的两种启动模型的分析 例3 2015 新课标全国卷 17 一汽车在平直公路上行驶 从某时刻开始计时 发动机的功率p随时间t的变化如图5所示 假定汽车所受阻力的大小f恒定不变 下列描述该汽车的速度v随时间t变化的图线中 可能正确的是 图5 答案a 变式训练 3 一列火车总质量m 500t 发动机的额定功率p 6 105w 在轨道上行驶时 轨道对列车的阻力ff是车重的0 01倍 取g 10m s2 1 求列车在水平轨道上行驶的最大速度 2 在水平轨道上 发动机以额定功率p工作 求当行驶速度为v1 1m s和v2 10m s时 列车的瞬时加速度a1 a2的大小 3 列车在水平轨道上以36km h的速度匀速行驶时 求发动机的实际功率p 4 若列车从静止开始 保持0 5m s2的加速度做匀加速运动 求这一过程维持的最长时间 答案 1 12m s 2 1 1m s20 02m s2 3 5 105w 4 4s 1 多选 2016 江苏南通模拟 如图6所示 质量为m的木块放在倾角为 的斜面上 与斜面一起水平向左匀速运动 木块 图6a 对斜面的压力大小为mgcos b 所受的支持力对木块不做功c 所受的摩擦力对木块做负功d 所受的摩擦力方向可能沿斜面向下 解析木块随斜面一起水平向左匀速运动 根据平衡条件可知木块对斜面的压力大小为mgcos 选项a正确 木块所受的支持力与木块位移的夹角为锐角 所以木块所受支持力对木块做正功 选项b错误 木块所受的摩擦力方向一定沿斜面向上 与木块位移的夹角为钝角 所以木块所受的摩擦力对木块做负功 选项c正确 d错误 答案ac 2 如图7所示 小球在水平拉力作用下 以恒定速率v沿竖直光滑圆轨道由a点运动到b点 在此过程中拉力的瞬时功率变化情况是 图7a 逐渐减小b 逐渐增大c 先减小 后增大d 先增大 后减小 答案b 3 2015 海南单科 3 假设摩托艇受到的阻力的大小正比于它的速率 如果摩托艇发动机的输出功率变为原来的2倍 则摩托艇的最大速率变为原来的 答案d 4 多选 起重机的钢索将重物由地面吊到空中某个高度 其钢索拉力的功率随时间变化的图象如图8所示 则 图8a 0 t1时间内 若拉力不变 重物变加速上升b t1 t2时间内 若拉力不变 重物匀加速上升c t2 t3时间内 若拉力不变 重物匀减速上升d 在t2时刻 重物所受拉力突然减小 解析题给钢索拉力的功率随时间变化的图象 在t1 t2时刻功率突然减小 由于速度不能突变 由p fv可知 只能是拉力突然减小 故选项d正确 0 t1时间内 拉力的功率随时间均匀增大 由p fv v at可知 重物做匀加速直线运动 选项a错误 t1 t2时间内 功率不变 拉力不变 由p fv可知 重物匀速上升 选项b错误 t2 t3时间内 钢索拉力的功率随时间均匀减小 由p fv可知 若拉力不变