高三物理一轮复习 第5章 第1讲功　功率课件 新人教版.ppt

走向高考 物理 路漫漫其修远兮吾将上下而求索 人教版 高考总复习 机械能 第五章 第一部分同步复习讲练 第1讲功功率 第五章 考点体验 题型突破 学科特色素养 课时作业 2 3 4 1 基础自测1 如图所示 拖着旧橡胶轮胎跑是身体耐力训练的一种有效方法 如果某受训者拖着轮胎在水平直道上跑了100m 那么下列说法正确的是 功 a 轮胎受到地面的摩擦力做了负功b 轮胎受到的重力做了正功c 轮胎受到的拉力不做功d 轮胎受到地面的支持力做了正功 答案 a 解析 根据力做功的条件 轮胎受到的重力和地面的支持力都与位移垂直 这两个力均不做功 b d错误 轮胎受到地面的摩擦力与位移反向 做负功 a正确 轮胎受到的拉力与位移夹角小于90 做正功 c错误 考点梳理1 物理意义 功是描述力对 效果的物理量 是过程量 2 做功的二要素 和 上的位移 3 定义 力和物体在力的方向上位移的乘积称为力对物体做的功 空间积累 力 力的方向 4 计算式 w f表示恒力的大小 l表示物体运动的位移 为 的夹角 5 特点 功是 取值不同 功会出现正负 正功表示 做功 负功表示 做功 合力的功等于各分力分别做功的 和 flcos 力的方向与位移方向 标量 动力 阻力 代数 归纳领悟1 功的计算公式w flcos 应用注意要点 1 w flcos 是恒力做功的计算式 对变力做功的计算不适用 因此 每当使用w flcos 计算功时 要先弄清是恒力做功还是变力做功 例如 竖直上抛一物体 受到大小不变的空气阻力f阻 上升的最大高度为h 则从抛出到落回抛出点的整个过程中 阻力f阻是变力 方向变 不能只简单地认为位移为零 阻力做的功就是零 实际上阻力做的功为 2f阻h 位移为零 做功也为零这一结论只对恒力做功适用 同时要特别注意公式的成立条件 2 恒力做功多少只与f l及二者夹角余弦有关 而与物体的加速度大小 速度大小 运动时间长短等都无关 即与物体的运动性质无关 同时还与有无其他力做功也无关 3 公式w flcos 中的l是物体相对地面的位移 而不是相对于和它接触的物体的位移 2 合力做功的计算 1 合力做的功等于各力做功的代数和 即w合 w1 w2 w3 2 先求出物体受到的合力f合 再由w合 f合lcos 求解 但应注意 应为合力与位移l的夹角 f合在运动过程中保持不变 基础自测2 如图所示 三个固定的斜面底边长度都相等 斜面倾角分别为30 45 60 斜面的表面情况都一样 完全相同的物体 可视为质点 a b c分别从三斜面的顶部滑到底部的过程中 摩擦力做功的特点 a 物体a克服摩擦力做的功最多b 物体b克服摩擦力做的功最多c 物体c克服摩擦力做的功最多d 三个物体克服摩擦力做的功一样多 答案 d 解析 因为三个固定斜面的表面情况一样 a b c又是完全相同的三个物体 因此a b c与斜面之间的动摩擦因数相同可设为 由功的定义 wf fs mgscos mgd 三个固定斜面底边长度d都相等 所以摩擦力对三个物体做的功相等 都为 mgd 考点梳理摩擦力可以做 也可以做 也可以 1 滑动摩擦力做功情况分析 1 滑动摩擦力可以做正功 如图所示 平板车放在光滑水平面上 右端放一小木块 用力f拉平板车 结果木块在平板车上滑动 这时平板车给木块的滑动摩擦力ff水平向右 木块的位移也向右 滑动摩擦力ff对木块做 正功 负功 不做功 正功 2 滑动摩擦力不做功的情况如图甲所示 a b叠放在水平面上 b用一水平绳与墙相连 现用水平力f将a拉出 物体a对b的滑动摩擦力ff水平向右 b的位移为零 所以 滑动摩擦力ff对b 甲乙 3 滑动摩擦力做负功的情况如图乙所示 物体从斜面上滑下时 滑动摩擦力对物体做了 不做功 负功 2 静摩擦力做功情况分析 1 如图丙所示 光滑水平面上的物体a b在外力f的作用下能保持相对静止地匀加速运动 则在此过程中 a对b的静摩擦力对b做 正功 2 如果受静摩擦力作用的物体位移不为零 静摩擦力做功也可能为零 如图丁所示 匀速向右行驶的车厢里 由力的平衡知 车厢壁对物块有竖直向上的静摩擦力ff 位移方向水平向右 故ff与位移方向垂直 静摩擦力对物块 3 如图所示 物体a b在力f作用下一块向右加速运动时 a对b的静摩擦力对b做 不做功 负功 归纳领悟在静摩擦力做功的过程中 只有机械能的相互转移 静摩擦力起着传递机械能的作用 而没有机械能转化为其他形式的能 在滑动摩擦力做功的过程中 既有机械能之间的相互转移 又有机械能与其他形式的能量之间的相互转化 在系统内 一对静摩擦力所做功的代数和一定为零 一对滑动摩擦力所做的总功为负值 其绝对值等于滑动摩擦力与相对位移的乘积 系统损失的机械能 也等于该系统增加的内能 即 e机 e内 ffl相对 基础自测3 2014 广东调研 同一辆货车两次匀速驶上同一坡路 在空载时上坡速度为v1 牵引力为f1 在满载时上坡速度为v2 牵引力为f2 已知两次上坡过程该货车的输出功率相同 则 a v1 v2b v1f2d f1 f2 答案 ad 功率 解析 本题考查功率的概念和共点力平衡条件的应用 意在考查考生对功率概念的理解以及应用平衡条件解决问题的能力 货车满载时所受阻力大于空载时所受阻力 而匀速上坡时 牵引力等于所受阻力 故满载时货车牵引力f2大于空载时牵引力f1 d项正确 由功率p f1v1 f2v2可知 v1 v2 a项正确 平均功率 2 p 为f与v的夹角 若v为平均速度 则p为 若v为瞬时速度 则p为 fvcos 平均功率 瞬时功率 2 物理意义 描述做功的 功率大则做功 功率小则做功 3 额定功率 机器 工作的功率 一般在机器的铭牌上标明 4 实际功率 机器 时输出的功率 要求 额定功率 快慢 快 慢 正常 实际工作 小于等于 答案 b 机车的两种启动方式 考点梳理发动机的功率即是牵引力的功率 p 在功率一定的条件下 发动机产生的牵引力f跟 成反比 fv 运动速度 v vmax不变 即机车启动后先做加速度逐渐减小的加速运动 再做匀速运动 其v t图象如图所示 2 机车从静止匀加速启动机车以恒定的加速度启动时 开始牵引力不变 当其速度增大到一定值v时 其功率达到最大值 下面的过程与上述 1 一样 在此过程中 其牵引力功率 牵引力 加速度及速度的变化情况可表示如下 命题规律根据恒力做功的公式w fs cos 计算力所做的功或合力所做的功 恒力做功的计算 如图所示 质量为m的物体静止在倾角为 的斜面上 物体与斜面的动摩擦因数为 现使斜面水平向左匀速移动距离l 求 解析 物体m受到重力mg 摩擦力ff和支持力fn的作用 如图所示 m有沿斜面下滑的趋势 ff为静摩擦力 位移s的方向与速度v的方向相同 据物体的平衡条件有ff mgsin fn mgcos 由功的计算公式w fscos 有 1 摩擦力ff对物体做功wf ff lcos 180 mglsin cos 2 弹力fn对物体做功wfn fnlcos 90 mglsin cos 3 重力g做功wg mglcos90 0 4 斜面对m的作用力即fn和ff的合力 其方向竖直向上 大小等于mg m处于平衡状态 则w斜 f合 scos90 mglcos90 0 各力对物体所做的总功是求各力做功的代数和 即 w总 wff wfn wg 0 答案 1 mglsin cos 2 mglsin cos 3 0 4 0 0 总结评述 求功 必须弄清是哪个力的功 此力是否为恒力 对恒力做功可直接用公式w fscos 来计算 此题中求wfn时 有的同学认为fn与斜面垂直不做功 这是错误的 支持力fn虽与斜面垂直但与位移s并不垂直 故支持力fn对物体做功 正确找出f s 是求功的关键 请同学们自己求解 若 1 物体与斜面一起水平向左以加速度a匀加速移动距离l 求斜面对物体做的功 答案 w mal 2 物体与斜面一起竖直向上以加速度a匀加速移动距离l 求斜面对物体做的功 答案 w m g a l 判断下列三种情况下各力做功的正负情况 1 如下图甲所示 光滑水平面上有一光滑斜面b a由斜面顶端静止滑下 b对a的支持力fn对a物体做功 2 人造地球卫星在椭圆轨道上运行 由图乙中的a点运动到b点的过程中 万有引力做功 3 车m静止在光滑水平轨道上 球m用细线悬挂在车上 由图丙中的位置无初速度释放 在球下摆过程中绳的拉力做功 答案 见解析 解析 1 做负功 因为支持力fn与位移l之间的夹角大于90 2 做负功 因为万有引力的方向和速度的方向的夹角大于90 3 对车做正功 对球做负功 因为绳的拉力使车的动能增加了 又因为m和m构成的系统的机械能是守恒的 m的机械能增加必意味着m的机械能减少 所以绳的拉力一定对球m做负功 命题规律 1 将变力做功转化为恒力做功 2 利用图象法求变力做功 3 利用动能定理求变力做功 变力做功的计算 如图 定滑轮至滑块的高度为h 已知细绳的拉力为f 恒定 滑块沿水平面由a点前进s至b点 滑块在初 末位置时细绳与水平方向夹角分别为 和 求滑块由a点运动到b点过程中 绳的拉力对滑块所做的功 解析 设绳对物体的拉力为t 显然人对绳的拉力f等于t t在对物体做功的过程中大小虽然不变 但其方向时刻在改变 因此该问题是变力做功的问题 但是在滑轮的质量以及滑轮与绳间的摩擦不计的情况下 人对绳做的功就等于绳的拉力对物体做的功 而拉力f的大小和方向都不变 所以f做的功可以用公式w fscos 直接计算 由图可知 在绳与水平面的夹角由 变到 的过程中 拉力f的作用点的位移大小为 总结评述 利用几何关系求出拉过去的绳长 即f的作用点的位移 是求解本题的关键 也是此类题目易出现错误的地方 如图所示 一质量为m 2 0kg的物体从半径为r 5 0m的圆弧的a端 在拉力作用下沿圆弧缓慢运动到b端 圆弧ab在竖直平面内 拉力f大小不变 始终为15n 方向始终与物体在该点的切线成37 角 圆弧所对应的圆心角为60 bo边为竖直方向 g取10m s2 求这一过程中 1 拉力f做的功 2 重力mg做的功 3 圆弧面对物体的支持力做的功 4 圆弧面对物体的摩擦力做的功 答案 1 62 8j 2 50j 3 0 4 12 8j 3 物体受的支持力fn始终与物体的运动方向垂直 所以wfn 0 4 因物体在拉力f作用下缓慢移动 动能不变 由动能定理wf wg w摩 0所以w摩 wf wg 12 8j 命题规律对功率概念的理解 平均功率和瞬时功率的区别和计算 功率的分析与计算 质量为m的物体静止在光滑水平面上 从t 0时刻开始受到水平力的作用 力的大小f与时间t的关系如图所示 力的方向保持不变 则 答案 bd 答案 ad 16 机车功率的分析与计算命题规律机车以恒定加速度启动 或以恒定功率启动时 求最大速度 或求机车做匀加速运动的时间和速度 1 根据图象abc判断汽车做什么运动 2 v2的大小 3 整个运动过程中的最大加速度