高考物理第一轮复习第七章《功和功率》》课件.ppt

第十七讲功和功率 2008 09 18 2 例1质量为m的物块始终固定在倾角为 的斜面上 如右图所示 下列说法中正确的是 a 若斜面向右匀速移动距离s 斜面对物块没有做功 b 若斜面向上匀速移动距离s 斜面对物块做功mgsc 若斜面向左以加速度a移动距离s 斜面对物块做功mas d 若斜面向下以加速度a移动距离s 斜面对物块做功m g a s 弹力 摩擦力重力做功大小 巩固1 如图示 板长为l 板的b端放有质量为m的小物体 物体与板的动摩擦因素为 开始时板水平 若缓慢转过一个小角度 的过程中 物体与板保持相对静止 则这个过程中 a 摩擦力对p做功为 mglcos 1 cos b 摩擦力对p做功为mglsin 1 cos c 弹力对p做功为mglcos sin d 板对p做功为mglsin d 巩固2 如图所示 在光滑水平面上放一木板 木板的左端放一物体 对物体施加一水平恒力f 将物体由静止开始从木板右端拉出 如果第一次木板被固定在地面上 第二次木板未被固定 则这两种情况下 a 摩擦力大小相同 b f做的功相同 c 摩擦产生热相同 d 物体获得的动能相同 ac 巩固3 如图所示 相同物体分别自斜面ac和bc顶端由静止开始下滑 物体与两斜面的动摩擦因数相同 物体滑至斜面底部c点时的动能分别为ea和eb 下滑过程中克服摩擦力所做的功分别为wa和wb 则 a ea eb wa wbb ea eb wa wbc ea eb wa wbd ea eb wa wb 解 设底边长为b 斜面倾角为 克服摩擦力所做的功 w mgcos s mgb wa wb 由动能定理 w合 ek 0 mgh mgb ea eb a 巩固4 如图所示 物体受到二个水平恒力f1和f2相作用 f1和f2互垂直 物体沿光滑水平面从a点运动到b点的过程中 位移为s ab连线与f1间的夹角为 则下面关于外力做的功的表达式一定正确的是 a b f1 f2 s c f1scos f2ssin d f1ssin f2scos 用总功等于各力做功的代数和求之 c 7 例2如下图所示 定滑轮至滑块的高度为h 已知细绳的拉力的大小恒为f 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点的过程中 绳的拉力对滑块所做的功 巩固1 质量为m的物块放在光滑的水平面上 绳的一端固定 在绳的另一端经动滑轮用与水平方向成 角 大小为f的力拉物块 如图示 将物块由a点拉至b点 前进s 求外力对物体所做的总功有多大 解一 注意w fscos 中的s应是力的作用点的位移 当物体向右移动s时 力f的作用点既有水平位移s 又有沿绳向的位移s 合位移为s合 s合 2scos 2 w fs合cos 2 fs 1 cos 解二 外力对物体所做的总功等效于水平绳和斜绳上的两个力做功的代数和 w fs fscos fs 1 cos 巩固2 一辆马车在力f 100n的作用下绕半径为50m的圆形轨道做匀速圆周运动 当车运动一周回到原位置时 车子克服阻力所做的功为多少 解 阻力的方向时刻在变 是变力做功的问题 不能直接由功的公式计算 采用微元法解之 将圆分成很多很多小段 在这些小段中 力可以看作恒力 于是 wf f s1 f s2 f s3 f s4 f s5 fs fs 100 2 r 3 14 104j w克 wf 3 14 104j 练习 挂在竖直墙上的画长1 8m 画面质量为100g 下面画轴质量为200g 今将它沿墙缓慢卷起 需做j的功 g取10m s2 解 w mg 1 2 h mgh 0 9 3 6 4 5j 4 5 巩固3一质量为m的小球 用长为l的轻绳悬挂在o点 小球在水平拉力f的作用下 从平衡位置p点很缓慢地移动到q点 如图示 则力做的功为 a mglcos b mgl 1 cos c flsin d flcos 解 注意f是变力 f做的功不能用公式w fscos 计算 只能用动能定理计算 画出小球的受力图如图示 由动能定理wg wf 0 wf wg mgl 1 cos b 巩固4 如图所示 在高为h的光滑水平台面上静止放置一质量为m的物体 地面上的人用跨过定滑轮的细绳拉物体 在人从平台边缘正下方处以速度v匀速向右行进s距离的过程中 人对物体所做的功为多少 设人的高度 滑轮的大小及摩擦均不计 解 由运动的分解 如图示 人前进s时 物体的速度为v1 v1 vcos 由动能定理 开始时人的速度为0 w ek 1 2 mv12 1 2 mv2cos2 用平均力法 铁锤每次做功都用来克服铁钉阻力做的功 但摩擦阻力不是恒力 其大小与深度成正比 f f kx 可用平均阻力来代替 如图 a 巩固5 用铁锤将一铁钉击入木块 设木块对铁钉的阻力与铁钉进入木块内的深度成正比 在铁锤击第一次时 能把铁钉击入木块内1cm 问击第二次时 能击入多少深度 设铁锤每次做功相等 解一 第二次击入深度为x1到x2 两次做功相等 w1 w2 解后有 x2 x1 1 41cm x x2 x1 0 41cm 解二 用图像法 因为阻力f kx 以f为纵坐标 f方向上的位移x为横坐标 作出f x图像 如图 b 曲线下面积的值等于f对铁钉做的功 示功图 由于两次做功相等 故有 s1 s2 面积 即 1 2 kx21 1 2 k x2 x1 x2 x1 解后有 x2 x1 1 41cm x x2 x1 0 41cm 巩固6 如图所示 由于机器带动竖直轴转动 使长为l的轻绳拴着质量为m的小球在水平面做匀速圆周运动 轻绳的运动轨迹为圆锥曲面 开始绳与竖直方向的夹角为30 后来机器转动速度加大 使绳与竖直方向的夹角变为60 在此过程中 机器对小球做的功为多大 分析 当小球在水平面内做圆锥摆运动时 轻绳的拉力与重力的合力提供向心力 一定沿半径指向圆心 轻绳与竖直方向夹角增大时 所受向心力增加 小球线速度增大 动能增大 同时小球的位置升高 重力势能增大 重力做负功 根据动能定理可求出机器对小球做的功 解 设轻绳与竖直杆夹角为 对小球受力分析如图 小球所受合力f mgtg 小球运动半径r lsin 由牛顿第二定律mgtg mv2 l 1 2 mv2 1 2 mgltg sin 当 30 时mv12 mgltg30sin30 当 60 时mv22 mgltg60sin60 小球上升的高度h l cos30 cos60 设机器做功w 由动能定理 w mgh ek 1 2 mv22 1 2 mv12 w 1 2 mgl tg60sin60 tg30sin30 mgl cos30 cos60 0 97mgl 16 探究点二平均功率与瞬时功率的计算 例2质量为m 0 5kg的物体从高处以水平的初速度v0 5m s抛出 在运动t 2s内重力对物体做的功是多少 这2s内重力对物体做功的平均功率是多少 2s末 重力对物体做功的瞬时功率是多少 g取10m s2 17 变式题 2007届 东北四校联考题 心电图的出纸速度 纸带移动的速度 是2 5cm s 录下的某人的心电图如下图所示 图纸上每格边长为5mm 求 1 此人的心率为多少次 分 保留两位有效数字 2 若某人的心率为75次 分 每跳一次输送80ml血液 他的血压 可看作心脏压送血液的平均压强 为1 5 104pa 据此估算此人心脏跳动做功的平均功率p 3 按第二问的答案估算一下 人的心脏工作一天所做的功相当于把1t重的物体举起多高 提示 在图像上 相邻的两个最大振幅之间对应的时间为心率的一个周期 巩固2 跳绳是一种健身运动 设某运动员的质量是50kg 他一分钟跳绳180次 假定在每次跳跃中 脚与地面的接触时间占跳跃一次所需时间的2 5 则该运动员跳绳过程中克服重力做功的平均功率是w g取10m s2 分析 运动员每次克服重力所做的功就等于他重力势能的增量 跳一次的时间 t 60 180 1 3s 每次在空中的时间 t 1 3 3 5 1 5s 每次跳起的高度 得平均功率 75 19 探究点四两种启动方式 例4 2007届 安徽模拟题 电动机通过一绳子吊起质量为8kg的物体 绳的拉力不能超过120n 电动机的功率不能超过1200w 要将此物体由静止起用最快的方式吊高90m 已知此物体在被吊高接近90m时 已开始以最大速度匀速上升 所需时间为多少 p p额不变f2 p额 vm fa 0v vm 思考 当v 0 5vm时的加速度多大 解 f p额 v p额 0 5vm 2fa f f m f m 汽车以恒定功率运动 汽车先做匀加速运动 再做变加速运动 a f1 f m不变v at p f1v p p额不变v f p额 v a f f m p p额不变f2 p额 vm fa 0v vm 巩固1 按额定功率行驶的汽车 所受地面的阻力保持不变 则 a 汽车加速行驶时 牵引力不变 速度增大b 汽车可以做匀加速运动c 汽车加速行驶时 加速度逐渐减小 速度逐渐增大d 汽车达到最大速度时 所受合力为零 cd 巩固2 一列火车在机车牵引下沿水平轨道行驶 经过时间t 其速度由0增大到v 已知列车总质量为m 机车功率p保持不变 列车所受阻力f为恒力 求 这段时间内列车通过的路程 解