高考物理二轮复习 专题三 功和能 第10课时 功 功率 动能定理及其应用课件.ppt

第10课时功功率动能定理及其应用 知识点一追寻守恒量 能量 b 1 在伽利略的斜面实验的过程中 小球停下来的高度h2与它出发时的高度h1相同 我们把这一事实说成是 有某一量守恒 下列说法中正确的是 a 小球运动过程中速度是守恒的b 小球运动过程中高度是守恒的c 小球运动过程中加速度是守恒的d 小球运动过程中能量是守恒的解析伽利略的斜面实验中高度 速度 加速度都随时间变化 唯一不变的是能量 答案d 2 在室内滑雪场 游客们足不出户即可享受滑雪的乐趣 游客先乘自动扶梯至雪坡顶端 然后顺坡滑下 滑到平地上后很快便停下来 从雪坡顶端到最后停下来的整个过程中 下列说法正确的是 a 人的动能先增加后减小 但动能与势能之和不变b 人的动能先增加后减小 但动能与势能之和一直减小c 人的动能先增加后减小 动能与势能之和先变大后不变d 人的动能先增加后减小 动能与势能之和先变大后减小 解析下滑时加速 到达水平面后减速 说明动能先增加后减小 动能和势能的总量逐渐减小 转化成摩擦的热能 但总能量保持不变 答案b 知识点二功 c c 3 坐在雪橇上的人与雪橇的总质量为m 在与水平面成 角的恒定拉力f作用下 沿水平地面向右移动了一段距离l 已知雪橇与地面间的动摩擦因数为 雪橇受到的 a 支持力做功为mglb 重力做功为mglc 拉力做功为flcos d 滑动摩擦力做功为 mgl 解析支持力和重力与位移垂直 不做功 选项a b错误 拉力和摩擦力分别做功为w flcos w mg fsin l 选项c正确 d错误 答案c 4 如图1所示 以一定的初速度竖直向上抛出质量为m的小球 它上升的最大高度为h 空气阻力的大小恒为f 则从抛出点至回到原出发点的过程中 各力做功的情况正确的是 a 重力做的功为2mghb 空气阻力做的功为 2fhc 空气阻力做的功为2fhd 物体克服重力做的功为 mgh 图1 解析取向上为正方向 则整个过程中重力做的功为0 因为上升时重力做负功 下降时重力做正功 二者大小相等 故重力做的总功为0 选项a d错误 上升时 阻力的方向竖直向下 位移为正的 故阻力做负功 下降时阻力向上为正 但位移是向下为负 故阻力仍做负功 所以空气阻力做的总功为 2fh 选项b正确 c错误 答案b 知识点三功率 c c 5 一艘轮船以15m s的速度匀速直线航行 它所受到的阻力为1 2 107n 发动机的实际功率为 a 1 8 105kwb 9 0 104kwc 8 0 104kwd 8 0 103kw解析轮船匀速运动 牵引力等于阻力 所以p fv 1 2 107 15w 1 8 105kw a正确 答案a 6 假设摩托艇受到的阻力的大小正比于它的速率 如果摩擦艇发动机的输出功率变为原来的2倍 则摩擦艇的最大速率变为原来的 答案d 知识点四动能和动能定理 d d 7 有一质量为m的木块 从半径为r的圆弧曲面上的a点滑向b点 如图2所示 若由于摩擦使木块的运动速率保持不变 则以下叙述正确的是 a 木块所受的合外力为零b 因木块所受的力都不对其做功 所以合外力做的功为零c 重力和摩擦力的合力做的功为零d 重力和摩擦力的合力为零 图2 解析由题可知木块做匀速圆周运动 故合外力提供向心力 不为零 a错误 木块受到的摩擦力对木块做负功 使木块的重力势能减小而动能不变 机械能减小 故b错误 圆弧面对木块的支持力不做功 由动能定理可知 重力与摩擦力虽然合力不为零 但合力做功等于木块的动能变化量 而木块动能不变 故二者总功为零 c正确 d错误 答案c 8 用同样的水平力分别沿光滑水平面和粗糙水平面推动同一个木块 都使它们移动相同的距离 两种情况下推力的功分别是w1 w2 木块最终获得的动能分别为ek1 ek2 则 a w1 w2 ek1 ek2b w1 w2 ek1 ek2c w1 w2 ek1 ek2d w1 w2 ek1 ek2解析根据功的表达式w fl 可知在力和位移相等时 做功相等 根据动能定理w合 ek 光滑水平面w合1 fl 粗糙水平面w合2 fl ffl 可见两种情况下合力的功不同 因此最终获得的动能不同 c正确 答案c 易混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 练1 2016 江淮十校联考 如图3所示 在向右做匀减速运动的车厢内 一人用力向前推车厢 该人与车厢始终保持相对静止 则下列说法中正确的是 a 人对车厢的推力不做功b 人对车厢的推力做负功c 车厢对人的作用力做正功d 车厢对人的作用力做负功 图3 解析人对车厢的推力方向向右 与车厢的位移方向相同 人对车厢的推力做正功 选项a b错误 人随车厢一起向右减速 人运动的加速度方向向左 根据牛顿第二定律知车厢对人的水平作用力的方向向左 与车的位移方向相反 车厢对人的作用力做负功 选项d正确 c错误 答案d 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 p fvf 其中vf为物体的速度v在力f方向上的分速度 3 p fvv 其中fv为物体受到的外力f在速度v方向上的分力 练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 疑难点三动能定理的理解及应用1 动能定理公式中体现的 三个关系 1 数量关系 即合力所做的功与物体动能的变化具有等量代换关系 可以通过计算物体动能的变化 求合力做的功 进而求得某一力做的功 2 单位关系 等式两侧物理量的国际单位都是焦耳 3 因果关系 合力的功是引起物体动能变化的原因 2 对 外力 的理解动能定理叙述中所说的 外力 既可以是重力 弹力 摩擦力 也可以是电场力 磁场力或其他力 练3 在赛车场上 为了安全起见 车道外围都固定上废旧轮胎作为围栏 当车碰撞围栏时起缓冲器作用 在一次模拟实验中用弹簧来代替废旧轮胎 实验情景如图4所示 水平放置的轻弹簧左侧固定于墙上 处于自然状态 开始赛车在a处且处于静止状态 距弹簧自由端的距离为l1 1m 当赛车启动时 产生水平向左的恒为f 24n的牵引力使赛车向左匀加速前进 当赛车接触弹簧的瞬间立即关闭发动机 赛车继续压缩弹簧 最后被弹回到b处停下 已知赛车的质量为m 2kg a b之间的距离为l2 3m 赛车被弹回的过程中离开弹簧时的速度大小为v 4m s 水平向右 g取10m s2 求 1 赛车和地面间的动摩擦因数 2 弹簧被压缩的最大距离 图4 答案 1 0 2 2 0 5m 疑难点四动能定理在多过程中的应用1 应用动能定理解题应抓好 两状态 一过程 两状态 即明确研究对象的始 末状态的速度或动能情况 一过程 即明确研究过程 确定这一过程研究对象的受力情况和位置变化或位移信息 2 应用动能定理解题的基本思路 练4 如图5 一个质量为0 6kg的小球以某一初速度从p点水平抛出 恰好从光滑圆弧abc的a点的切线方向进入圆弧 不计空气阻力 进入圆弧时无机械能损失 已知圆弧的半径r 0 3m 60 小球到达a点时的速度va 4m s g取10m s2 求 图5 1 小球做平抛运动的初速度v0 2 p点与a点的高度差 3 小球到达圆弧最高点c时对轨道的压力 解析 1 由题意知小球到a点的速度va沿曲线上a点的切线方向 对速度分解如图所示 小球做平抛运动 由平抛运动规律得 v0 vx vacos 2m s 答案 1 2m s 2 0 6m 3 8n 方向竖直向上 真题示例 例1 2015 10月浙江学考 如图6所示是我国某10兆瓦 1兆瓦 106w 光伏发电站 投入使用后每年可减少排放近万吨二氧化碳 已知该地区每年能正常发电的时间约为1200h 则该电站年发电量约为 图6 a 1 2 106kw hb 1 2 107kw hc 1 2 109kw hd 1 2 1010kw h解析w pt 10 106w 1200h 1 2 107kw h b选项正确 答案b 例2 2015 10月浙江学考 快艇在运动中受到的阻力与速度的平方成正比 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c 例3 2015 10月浙江学考 如图7所示是公路上的 避险车道 车道表面是粗糙的碎石 其作用是供下坡的汽车在刹车失灵的情况下避险 质量m 2 0 103kg的汽车沿下坡行驶 当驾驶员发现刹车失灵的同时发动机失去动力 此时速度表示数v1 36km h 汽车继续沿下坡匀加速直行l 350m 下降高度h 50m时到达 避险车道 此时速度表示数v2 72km h g 10m s2 图7 1 求从发现刹车失灵至到达 避险车道 这一过程汽车动能的变化量 2 求汽车在下坡过程中所受的阻力 3 若 避险车道 与水平面间的夹角为17 汽车在 避险车道 受到的阻力是在下坡公路上的3倍 求汽车在 避险车道 上运动的最大位移 sin17 0 3 答案 1 3 0 105j 2 2 103n 3 33 3m 例4 2016 10月浙江选考 如图8甲所示 游乐场的过山车可以底朝上在竖直圆轨道上运行 可抽象为图乙的模型 倾角为45 的直轨道ab 半径r 10m的光滑竖直圆轨道和倾角为37 的直轨道ef 分别通过水平光滑衔接轨道bc c e平滑连接 另有水平减速直轨道fg与ef平滑连接 eg间的水平距离l 40m 现有质量m 500kg的过山车 从高h 40m处的a点静止下滑 经bcdc ef最终停在g点 过山车与轨道ab ef的动摩擦因数均为 1 0 2 与减速直轨道fg的动摩擦因数 2 0 75 过山车可视为质点 运动中不脱离轨道 求 甲乙 图8 1 过山车运动至圆轨道最低点c时的速度大小 2 过山车运动至圆轨道最高点d时对轨道的作用力 3 减速直轨道fg的长度x0 已知sin37 0 6 cos37 0 8 冲刺训练 1 2016 温州学考模拟 在篮球比赛中 某位同学获得罚球机会 他站在罚球线处用力将蓝球投出 篮球约以1m s的速度撞击篮筐 已知篮球质量约为0 6kg 篮筐离地高度约为3m 忽略篮球受到的空气阻力 则该同学罚球时对篮球做的功大约为 图9 a 1jb 10jc 50jd 100j答案b 2 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 3 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w