导学教程高考物理总复习 第五章 机械能及其守恒定律 第一节 功和功率课件 新人教版.ppt

第五章机械能及其守恒定律 2017高考备考导航 第一节功和功率 主干回顾 flcos 物体位移l 恒力 正功 不做功 负功 fvcos 快慢 1 判断下列说法的正误 1 只要物体受力的同时又有位移发生 则一定有力对物体做功 2 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 3 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做负功 自我检测 4 作用力做正功时 反作用力一定做负功 5 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 6 汽车上坡的时候 司机必须换挡 其目的是减小速度 得到较小的牵引力 2 如图5 1 1所示 拖着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图5 1 1 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 3 2016 佛山月考 如图5 1 2所示的a b c d中 质量为m的物体甲受到相同的恒力f的作用 在力f作用下使物体甲在水平方向移动相同的位移 表示物体甲与水平面间的动摩擦因数 乙是随物体甲一起运动的小物块 比较物体甲移动的过程中力f对甲所做的功的大小 图5 1 2a wa最小b wd最大c wa wcd 四种情况一样大 解析由功的计算公式w flcos 知 d正确 答案d 4 物体受到两个互相垂直的作用力f1 f2而运动 已知力f1做功6j 物体克服力f2做功8j 则力f1 f2的合力对物体做功a 14jb 10jc 2jd 2j 解析合力对物体所做的功等于各个力做功的代数和 f1对物体做功6j 物体克服f2做功8j 即f2对物体做功为 8j 因而f1 f2的合力对物体做功为6j 8j 2j d正确 答案d 答案bd 6 两个完全相同的小球a b 在某一高度处以相同大小的初速度v0分别沿水平方向和竖直方向抛出 不计空气阻力 如图5 1 3所示 则下列说法正确的是图5 1 3 a 两小球落地时速度相同b 两小球落地时 重力的瞬时功率相同c 从开始运动至落地 重力对两小球做的功相同d 从开始运动至落地 重力对两小球做功的平均功率相同 解析两球落地时速度大小相同 但方向不同 a b均错 从开始运动至落地 重力对两球做的功相同 但b球用的时间长 故c对 d错 答案c 考点一功的正负判断及功的大小计算1 功的正负的判断方法 1 依据f与v的方向夹角 来判断 当0 90 力对物体做正功 90 180 力对物体做负功 90 力对物体不做功 2 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 考向1功的正负判断 例1 多选 如图5 1 4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 斜面体以加速度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下列说法中正确的是 图5 1 4a 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 解析 支持力方向垂直斜面向上 故支持力一定做正功 而摩擦力是否存在需要讨论 若摩擦力恰好为零 物体只受重力和支持力 如图所示 此时加速度a gtan 当a gtan 摩擦力沿斜面向下 摩擦力与位移夹角小于90 则做正功 当a gtan 摩擦力沿斜面向上 摩擦力与位移夹角大于90 则做负功 综上所述 a c d正确 答案 acd 考向2恒力做功的计算 例2 多选 在水平面上运动的物体 从t 0时刻起受到一个水平力f的作用 力f和此后物体的速度v随时间t的变化图象如图5 1 5所示 则图5 1 5 a 在t 0时刻之前物体所受的合力一定做负功b 从t 0时刻开始的前3s内 力f做的功为零c 除力f外 其他外力在第1s内做正功d 力f在第3s内做的功是第2s内做的功的3倍 答案 ad 考向3变力做功的计算 多维度分析问题 例3 质量为m的物体以初速度v0沿水平面向左开始运动 起始点a与一轻弹簧o端相距s 如图5 1 6所示 已知物体与水平面间的动摩擦因数为 物体与弹簧相碰后 弹簧的最大压缩量为x 则从开始碰撞到弹簧被压缩至最短 物体克服弹簧弹力所做的功为 图5 1 6 答案 a 思维提升 动能定理既适用于直线运动 也适用于曲线运动 既适用于求恒力做功也适用于求变力做功 因使用动能定理可由动能的变化来求功 所以动能定理是求变力做功的首选 例4 多选 2016 宁波模拟 如图5 1 7所示 摆球质量为m 悬线的长为l 把悬线拉到水平位置后放手 设在摆球从a点运动到b点的过程中空气阻力f阻的大小不变 则下列说法正确的是图5 1 7 答案 abd 思维提升 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无穷小的位移上的恒力所做元功的代数和 此法在中学阶段 常应用于求解大小不变 方向改变的变力做功问题 考点二功率的计算1 平均功率的计算方法 考向1瞬时功率的分析与计算 例5 如图5 1 8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 图5 1 8a 逐渐增大b 逐渐减小c 先增大 后减小d 先减小 后增大 解析 因小球速率不变 所以小球以o点为圆心做匀速圆周运动 受力如图所示 因此在切线方向上应有 mgsin fcos 所以f mgtan 则拉力f的瞬时功率p f vcos mgv sin 从a运动到b的过程中 拉力的瞬时功率随 的增大而增大 a项正确 答案 a 考向2平均功率的分析与计算 例6 多选 2016 海口模拟 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5 1 9所示 力的方向保持不变 则图5 1 9 答案 bd 思维提升 计算功率的基本思路 1 首先要弄清楚是平均功率还是瞬时功率 2 平均功率与一段时间 或过程 相对应 计算时应明确是哪个力在哪段时间 或过程 内做功的平均功率 3 瞬时功率计算时应明确是哪个力在哪个时刻 或状态 的功率 求解瞬时功率时 如果f与v不同向 可用力f乘以f方向的分速度 或速度v乘以速度方向的分力求解 考点三机车启动模型 物理模型 物体在牵引力 受功率和速度制约 作用下 从静止开始克服一定的阻力 加速度不变或变化 最终加速度等于零 速度达到最大值 1 两种启动方式的比较 例7 2016 金华质检 一列火车总质量m 500t 机车发动机的额定功率p 6 105w 在水平轨道上行驶时 轨道对列车的阻力ff是车重的0 01倍 g取10m s2 求 1 火车在水平轨道上行驶的最大速度vm 2 在水平轨道上 发动机以额定功率p工作 当行驶速度为v1 1m s时 列车的瞬时加速度a1 答案 1 12m s 2 1 1m s2 3 5 105w 4 4s 规律总结分析机车启动问题时应注意的三点 1 机车启动的方式不同 机车运动的规律就不同 因此机车启动时 其功率 速度 加速度 牵引力等物理量的变化规律也不相同 分析图象时应注意坐标轴的意义及图象变化所描述的规律 2 恒定功率下的加速一定不是匀加速 这种加速过程发动机做的功可用w pt计算 不能用w fx计算 因为f为变力 3 以恒定牵引力加速时的功率一定不恒定 这种加速过程发动机做的功常用w fx计算 不能用w pt计算 因为功率p是变化的 多选 一辆汽车在平直的公路上运动 运动过程中先保持恒定的加速度 后保持恒定的牵引功率 其牵引力随速度变化的图象如图5 1 10所示 若已知汽车的质量m 牵引力f1和速度v1及该车所能达到的最大速度v3 则根据图象所给的信息 下列说法正确的是 图5 1 10 答案ac 1 2014 课标 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 随堂巩固 a wf2 4wf1 wf2 2wf1b wf2 4wf1 wf2 2wf1c wf2 4wf1 wf2 2wf1d wf2 4wf1 wf2 2wf1 答案c 2 如图5 1 11所示 三个固定的斜面底边长度相等 斜面倾角分别为30 45 60 斜面的表面情况都一样 完全相同的三物体 可视为质点 a b c分别从三斜面的顶部滑到底部 在此过程中图5 1 11 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 三物体克服摩擦力做的功一样多答案d 3 多选 如图5 1 12甲所示 物体受到水平推力f的作用 在粗糙水平面上做直线运动 通过力传感器和速度传感器监测到推力f 物体的速度v随时间t变化的规律如图乙所示 取g 10m s2 则图5 1 12 a 物体的质量m 1 0kgb 物体与水平面间的动摩擦因数 0 20c 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p 1 5w 答案cd 4 多选 2015 浙江理综 我国科学家正在研制航母舰载机使用的电磁弹射器 舰载机总质量为3 0 104kg 设起飞过程中发动机的推力恒为1 0 105n 弹射器有效作用长度为100m 推力恒定 要求舰载机在水平弹射结束时速度大小达到80m s 弹射过程中舰载机所受总推力为弹射器和发动机推力之和 假设所受阻力为总推力的20 则 a 弹射器的推力大小为1 1 106nb 弹射器对舰载机所做的功为1 1 108jc 弹射器对舰载机做功的平均功率为8 8 107wd 舰