高考物理一轮总复习课件18.ppt

1 第1讲功功率 第五章 功和能 2 3 功和能 功 定义式 w fscos 物理意义 力对空间的积累效果必要因素 力和在力的方向上发生的位移 功率 意义 描述做功快慢的物理量 公式 平均功率 瞬时功率 p fvcos 动能定理 合力的功 4 机械能 动能 势能 ep mgh机械能 e ek ep 当只有重力 弹力做功时系统机械能守恒 能的转化和守恒定律 功和能 5 一 功1 定义 力和力的作用点通过的位移的乘积 2 做功的两个必要因素 力和物体在力的方向上发生的位移 3 公式 w fscos 为f与s的夹角 适用于恒力做功 说明 恒力做功大小只与f s 这三个量有关 与物体是否还受其他力 物体运动的速度 加速度等其他因素无关 也与物体运动的路径无关 6 4 单位 焦耳 j 1j 1n m 5 物理意义 表示力在空间上的积累效应 是能的转化的量度 6 功是标量 没有方向 但是有正负 正功表示动力做功 负功表示阻力做功 功的正负表示能的转化方向 当0 0 力对物体做正功 当 90 时 w 0 力对物体不做功 7 当90 180 时 w 0 力对物体做负功或说成物体克服这个力做功 这两种说法是从两个角度来描述同一个问题 一位质量为m的运动员从下蹲状态向上起跳 身体伸直并刚好离开地面 速度为v 在此过程中 地面对他做的功为多少 地面对他做的功为零 地面对人的作用力的作用点位移为零 所以不做功 是下肢对上身的弹力做了功 思考1 8 二 功率1 功率是描述做功快慢的物理量 功与所用时间的比值定义为功率 2 计算功率的公式 1 功率的定义式 所求出的功率是时间t内的平均功率 2 功率的计算式 p fvcos 其中 是力与速度间的夹角 该公式有两种用法 9 求某一时刻的瞬时功率 这时f是该时刻的作用力大小 v取瞬时值 对应的p为f在该时刻的瞬时功率 当v为某段位移 时间 内的平均速度时 则要求这段位移 时间 内f必须为恒力 对应的p为f在该段时间内的平均功率 10 3 重力的瞬时功率可表示为pg mgvy 即重力的瞬时功率等于重力和物体在该时刻的竖直分速度之积 3 功率是标量 功率的单位为瓦 w 千瓦 kw 等 其换算关系为 1kw 1000w 从功率可以得出计算功的另一种方法w pt kw h 是功的单位 它与 j 的换算关系为 1kw h 3 6 106j 11 4 额定功率与实际功率额定功率 机械正常工作时的功率 一般在机械上的铭牌上标明 实际功率 机械实际工作时的功率 要求小于等于额定功率 12 以下说法正确的是 a 功率大说明其做功多b 做功多的就一定功率大c 单位时间内完成的功多做功的功率就大d 单位时间内完成的功多做功的功率不一定大功率的大小等于单位时间内完成的功 功率小用很长的时间也可完成较多的功 同样功率很大但在很短的时间内完成的功较小 思考2 c 13 一个物体从高h处自由落下 不考虑空气阻力 物体下落阶段重力做功的平均功率多大 物体着地前瞬间重力做功的功率多大 物体自下落到着地过程 重力对物体所做的功为w mgh 所用的时间为所以平均功率为 着地时的速度为此时瞬时功率为 思考3 14 如图5 1 5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 5 d b 15 3 若f为恒力 而且拉到该位置时小球的速度刚好为零 a flcos b flsin c fl 1 cos d mgl 1 cos 考查恒力和变力做功 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 2 若f为恒力 则可以直接按定义求功 bd 16 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 17 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 18 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 19 图5 1 7为修建高层建筑常用的塔式起重机 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 20 图5 1 7 21 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 考查恒定加速度启动 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 22 2 匀加速运动结束时 起重机达到允许输出的最大功率 设此时重物受到的拉力为f 速度为v1 匀加速运动经历时间为t1 有 p0 fv1 f mg ma v1 at1 由 代入数据 得 t1 5s 23 t 2s时 重物处于匀加速运动阶段 设此时速度为v2 输出功率为p 则v2 at p fv2 由 代入数据 得 p 2 04 104w 24 因为力f及阻力f是恒力 所以加速度a f f m也是恒定的 又因为t 0时速度不为零 v v0 at 汽车的功率p f v0 at 所以图象是d 25 如图5 1 9所示 半径为r的孔径均匀的圆形弯管水平放置 小球在管内以足够大的初速度v0在水平面内做圆周运动 小球与管壁间的动摩擦因数为 设从开始运动的一周内小球从a到b和从b到a的过程中摩擦力对小球做功分别为w1和w2 在这一周内摩擦力做的总功为w3 则下列关系式正确的是 图5 1 9 ad 26 a w1 w2b w1 w2c w3 0d w3 w1 w2本题考查摩擦力做功与能量守恒 小球在水平弯管内运动 滑动摩擦力始终与速度方向相反 做负功 而小球在水平面内的圆周运动的向心力是由外管壁对小球的弹力n提供的 由于转动半径r始终不变 摩