高三物理一轮复习 第5章第1讲 功和功率课件 鲁科版.ppt

机械能 1 功和功率 第五章 一 功1 物理意义 功是描述力对的物理量 是过程量 2 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 空间积累效果 3 计算式 w f s cos f表示 s表示 为的夹角 4 特点 功是 取值不同 功会出现正负 正功表示动力做功 负功表示阻力做功 合力的功等于的代数和 5 总功的求法 1 w总 f合 s cos 2 w总 w1 w2 w3 wn 恒力的大小 物体运动的位移 力的方向与位移方向 标量 各分力分别做功 二 功率1 公式 1 p wt p为时间t内的平均功率 2 p fvcos 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 2 物理意义 功率大则做功快 功率小则做功慢 平均功率 瞬时功率 描述做功的快慢 3 额定功率 一般在机器的铭牌上标明 4 实际功率 通常大小小于或等于额定功率 5 机械效率 总小于1 机械省力不省功 机器正常工作的功率 机器实际工作时输出的功率 功的分析与计算如图5 1 1所示 一个质量为m的木块 放在倾角为 的斜面体上 斜面与木块保持相对静止一起沿水平方向向右匀速移动距离x 作用在木块上的各个力分别做功多少 合力做功是多少 5 1 1 根据力的平衡条件可得 斜面对木块的支持力f1为 f1 mgcos 斜面对木块的静摩擦力f2为 f2 mgsin 支持力f1与位移x间的夹角为90 则支持力做的功w1 f1xcos 90 mgxcos sin 摩擦力f2与位移的夹角为 则摩擦力f2做的功w2 f2xcos mgxsin cos 重力与位移的夹角为90 则重力做的功wg mgxcos90 0 合力做的功等于各个力做功的代数和 即w合 w1 w2 wg mgxcos sin mgxsin cos 0 0公式w fscos 中f必须是恒力 s是对地位移 为f方向和s方向的夹角 如图5 1 2所示 站在汽车上的人用手推车的力为f 脚对车向后的摩擦力为f 下列说法正确的是 图5 1 2 a 当车匀速运动时 f和f对车做功的代数和为零b 当车水平向右加速运动时 f和f对车做功的代数和为正功c 当车水平向右减速运动时 f和f对车做功的代数和为负功d 不管车做何种运动 f和f的总功以及总功率都为零 本题选项的问题均指人对车做功的代数和 但若以车为研究对象 受力情况较复杂 无法比较f和f的大小 而以人为研究对象 因人水平方向仅受f 和f 作用 则问题就明朗了 当车匀速运动时 人所受f和f的反作用力分别为f f f f 故a对 当人随车向右加速时f f 故b错 同理c d均错 变力做功的计算如图5 1 3所示 一质量为m 2 0kg的物体从半径为r 5 0m的圆弧面的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 圆弧对应的圆心角为60 bo边为竖直方向 g取10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 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n做的功 4 圆弧面对物体的摩擦力f做的功 图5 1 3 1 将圆弧ab分成很多小段s1 s2 sn 拉力在每小段上做的功为w1 w2 wn 因拉力f大小不变 方向始终与物体在该点的切线成37 角 所以 w1 fs1cos37 w2 fs2cos37 wn fsncos37 所以wf w1 w2 wn fcos37 s1 s2 sn fcos37 20 j 62 8j 2 重力mg做的功wg mgr 1 cos60 50j 3 物体受的支持力n始终与物体的运动方向垂直 所以wn 0 4 因物体在拉力f作用下缓慢移动 动能不变 由动能定理知 wf wg wf 0 所以wf wf wg 62 8 50 j 12 8j 当变力的大小不变仅改变方向时可用微元的观点分析f在某过程做的总功 克服摩擦力做功可用力和路程的乘积求解 在水平面上 有一弯曲的槽道ab 槽道大小影响可忽略不计 槽道由半径分别为r2和r的两个半圆构成 如图5 1 4所示 现用大小恒为f的拉力将一光滑小球从a点沿槽道拉至b点 若拉力f的方向时时刻刻均与小球运动方向一致 则此过程中拉力所做的功为 a 0b frc frd 2 fr 图5 1 4 用图象法求功放在地面上的木块与一劲度系数k 200n m的轻弹簧相连 现用手水平拉弹簧 拉力的作用点缓慢移动了s1 0 2m时 木块开始运动 继续拉弹簧 木块缓慢移动了s2 0 4m的位移 求在上述过程中拉力所做的功 由题意作出f s图象如右图所示 在木块运动之前 弹簧弹力随弹簧伸长量的变化是线性关系 木块缓慢移动时弹簧弹力不变 图线与横轴所围梯形面积即为拉力所做的功 w 0 6 0 42 40j 20j 在f s图象中 图线和横轴所围成的面积即表示力所做的功 一个看似复杂的变力做功问题 借助图象 使得解题过程简单 明了 另外需要根据涉及的物理过程分析力的变化规律 从而准确描绘力f与位移s的关系图线 用锤击钉 设木板对钉子的阻力跟钉子进入木板的深度成正比 每次击锤时 锤子对钉子做的功相同 已知第一次时 钉子进入板内1cm 请探究分析击第二次过程中 钉子进入木板的深度 由题意f kd 故f d图可表示为 用面积表示f所做的功 因两次做功相同 2解得d cm 故第二次钉子进入木板的深度为 1 cm 运用动力学方法分析机车的两种启动方式的运动形式 汽车在平直公路上以速度v0匀速行驶 发动机功率为p 快进入闹市区时 司机减小了油门 使汽车的功率立即减小一半并保持该功率