高三物理一轮复习 第5章 第1节 功 功率精品课件 新人教版.ppt

第1节功功率 考点1 力做功正 负的判断 例1 如图5 1 1 物体沿弧形轨道滑下后进入足够长的水平传送带 传送带以图示方向匀速运转 则传送带对物体做功情况可能是 a 始终不做功b 先做正功后不做功c 先做负功后做正功d 先做负功后不做功 图5 1 1 切入点 根据力与速度方向的关系判断 解析 设传送带速度大小为v1 物体刚滑上传送带时的速度大小为v2 1 当v1 v2时 物体随传送带一起匀速运动 故传送带与物体之间不存在摩擦力 即传送带对物体始终不做功 a选项正确 2 当v1 v2时 物体相对传送带向右运动 物体受到的滑动摩擦力方向向左 则物体先做匀减速运动直到速度减为v1 再做匀速运动 故传送带对物体先做负功后不做功 d选项正确 3 当v1 v2时 物体相对传送带向左运动 物体受到的滑动摩擦力方向向右 则物体先做匀加速运动直到速度达到v1 再做匀速运动 故传送带对物体先做正功后不做功 b选项正确 答案 abd点评 1 判断力做功的正负问题 关键要明确判断哪个力对哪个物体做功 根据具体问题选择合适的方法 2 若传送带以与图示方法相反的方向匀速转动 则传送带对物体做功的情况又如何 考点2 功率的分析与计算 例2 2011 上海 如图5 1 2所示 一长为l的轻杆一端固定在光滑铰链上 另一端固定一质量为m的小球 一水平向右的拉力作用于杆的中点 使杆以角速度w匀速转动 当杆与水平方向成60 时 拉力的功率为 图5 1 2 切入点 变力做功的功率 从动能定理或能量守恒定律入手分析 解析 本题考查圆周运动和瞬时功率 拉力作用于杆上 杆与此同时给小球弹力作用 小球在重力和杆的弹力作用下做匀速圆周运动 将重力分解到沿半径方向和切线方向 沿半径方向提供小球做圆周运动的向心力 沿切线方向与杆给小球的弹力平衡即为 mgsin30 故此时杆给小球弹力的功率为 mgsin30 lw 即为拉力的功率 答案 c 题型一 功的计算方法 例2 如图5 1 3所示 质量为m的小球用长l的细线悬挂而静止在竖直位置 在下列三种情况下 分别用水平拉力f将小球拉到细线与竖直方向成 角的位置 在此过程中 拉力f做的功各是多少 1 用f缓慢地拉 2 f为恒力 图5 1 3 3 若f为恒力 而且拉到该位置时小球的速度刚好为零 可供选择的答案有a flcos b flsin c fl 1 cos d mgl 1 cos 解析 1 若用f缓慢地拉 则显然f为变力 只能用动能定理求解 f做的功等于该过程克服重力做的功 选d 2 若f为恒力 则可以直接按定义求功 选b 3 若f为恒力 而且拉到该位置时小球的速度刚好为零 那么按定义直接求功和按动能定理求功都是正确的 选b d 答案 1 d 2 b 3 bd 点评 1 变力做功的计算方法 1 转化为恒力做功 在某些情况下 通过等效变换可以将变力做功转换成恒力做功 于是可以用w flcos 求解 2 用动能定理 w总 ek ek是物体动能的增量 如果物体受到的除某个变力以外的其他力所做的功均能求出 那么用动能定理就可以求出这个变力所做的功 3 用w pt 利用此式可求出功率保持不变的情况下变力所做的功 6 用功能原理 除系统内重力和弹力以外的其他力对系统所做功的代数和等于系统机械能的增量 7 当力的大小不变 而方向始终与运动方向相同或相反时 这类力的功等于力和路程 不是位移 的乘积 如滑动摩擦力 空气阻力做功等 2 恒力做功的计算方法 用w flcos 求解或用动能定理 功能原理 图象法等方法求解 题型二 机车启动问题的计算 例4 汽车发动机的额定功率为60kw 汽车的质量为5t 汽车在水平路面上行驶时 阻力是车重的0 1倍 g 10m s2 1 汽车保持额定功率不变从静止启动后 汽车所能达到的最大速度是多大 当汽车的加速度为2m s2时速度多大 当汽车的速度为6m s时的加速度是多大 2 若汽车从静止开始 保持以0 5m s2的加速度做匀加速直线运动 这一过程能维持多长时间 点评 在分析汽车启动问题时 首先要明白是恒定功率启动还是匀加速启动 匀加速启动时要分析清楚发动机的功率是否达到额定功率 达到额定功率后汽车做恒定功率运动 牵引力随速度的增大而减小 不能再用匀变速直线运动的规律求解了 ad 2 2012 江苏卷 如图5 1 4所示 细线的一端固定于o点 另一端系一小球 在水平拉力作用下 小球以恒定速率在竖直平面内由a点运动到b点 在此过程中拉力的瞬时功率变化情况是 a 逐渐增大b 逐渐减小c 先增大 后减小d 先减小 后增大 图5 1 4 解析 小球受重力 绳的拉力和水平力f作用 绳的拉力方向始终与小球的运动方向垂直 所以拉力不做功 由于小球以恒定的速率运动 由动能定理知在任意一时间段重力做的功与水平力做的功总功为零 所以水平力的瞬时功率与重力的瞬时功率数值相等 小球的速度在竖直方向上的分量增大 所以重力的瞬时功率增大 则水平力的瞬时功率增大 所以a正确 3 如图5 1 5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0 t2时间内 外力做的总功为负 图5 1 5 a 解析 选项b错误 根据p fv和图象斜率表示加速度 加速度对应合外力 外力的功率先减小后增大 选项c错误 此时外力的功率为零 选项d错误 0 t2时间内 ek 0 总功为零 4 2011 宝山二模 某人用长绳将一重物从井口送到井底 物体匀速下降一段时间后 改为匀减速下降 到达井底时速度恰好为0 如果匀速下降和匀减速下降所经历的时间相同 重物克服拉力做的功分别为w1和w2 则 a w1w2d w1 w2 a 5 2011 上海普陀区二模 如图5 1 6 用f 20n的力将重物g由静止开始以0 2m s2的加速度上升 则5s末时f的功率是 a 10wb 20wc 30wd 40w 图5 1 6 d 6 在起重机将质量m 5 103kg的重物竖直吊起的过程中 重物由静止开始向上做匀加速直线运动 加速度a 0 2m s2 当起重机输出功率达到其允许的最大值时 保持该功率直到重物做vm 1 02m s的匀速运动 取g 10m s2 不计额外功 求 1 起重机允许输出的最大功率 2 重物做匀加速运动所经历的时间和起重机在第2秒末的输出功率 解析 1 设起重机允许输出的最大功率为p0 重物达到最大速度时 拉力f0等于重力 p0 f0vm f0 mg 代入数据 有 p0 5 1 104w 2 匀加速运动结束时 起重机达到允许输出