2020版高考物理一轮复习第5章机械能第1讲功功率课件

选考导航 第1讲功功率 知识排查 功 1 定义 一个物体受到力的作用 如果在 上发生了一段位移 就说这个力对物体做了功 2 做功的两个要素 1 作用在物体上的 2 物体在力的方向上发生的 力的方向 力 位移 3 公式 w 如图1所示 图1 1 是力与 方向之间的夹角 l为力的作用点的位移 2 该公式只适用于 做功 flcos 4 功的正负 1 当0 90 时 w 0 力对物体做 2 当90 180 时 w 0 力对物体做 或者说物体 这个力做了功 3 当 90 时 w 0 力对物体 位移 恒力 正功 负功 克服 不做功 1 定义 功与完成这些功所用时间的 2 物理意义 描述力对物体做功的 功率 3 公式 2 p 为f与v的夹角 v为平均速度 则p为 v为瞬时速度 则p为 fvcos 比值 快慢 平均功率 平均功率 瞬时功率 小题速练 1 思考判断 1 物体受力同时又有位移发生 则力一定对物体做功 2 滑动摩擦力一定对物体做负功 3 作用力对物体做正功 反作用力一定对物体做负功 4 汽车功率p fv中的f指汽车所受的合外力 5 汽车上坡时 司机必须换挡 其目的是减小速度 得到较大的牵引力 6 以恒定功率启动的机车 在加速过程中发动机做的功可用公式w pt计算 答案 1 2 3 4 5 6 2 2018 广西南宁模拟 关于功的概念 下列说法正确的是 a 物体受力越大 位移越大 力对物体做功越多b 合力的功等于各分力功的矢量和c 摩擦力可以对物体做正功d 功有正 负 但正 负不表示方向 而表示大小 解析因功的决定因素为力 位移及二者的夹角 若力大 位移大 但两者夹角为90 时 则做功为0 故选项a错误 合力的功等于各分力功的代数和 选项b错误 摩擦力可以做正功 也可以做负功 这要看摩擦力与位移的方向关系 故选项c正确 功是标量 有正 负之分 但功的正 负不是表示方向 而是表示力对物体做功的效果 所以选项d错误 答案c 3 人教版必修2 p59 t1改编 如图2所示 质量分别为m1和m2的两个物体 m1 m2 在大小相等的两个力f1和f2的作用下沿水平方向移动了相同的距离 若f1做的功为w1 f2做的功为w2 则 图2a w1 w2b w1 w2c w1 w2d 条件不足 无法确定 解析由题意可得f1和f2是恒力 物体移动的位移相同 并且力与位移的夹角相等 所以由功的公式w flcos 可知 它们对物体做的功是相同的 选项c正确 答案c 功 1 判断力是否做功及做正 负功的方法 1 看力f的方向与位移l的方向间的夹角 常用于恒力做功的情形 2 看力f的方向与速度v的方向间的夹角 常用于曲线运动的情形 3 根据动能的变化 动能定理描述了合外力做功与动能变化的关系 即w合 ek 当动能增加时合外力做正功 当动能减少时合外力做负功 2 恒力做功的计算方法直接用w flcos 计算 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 典例1 如图3所示 自动卸货车静止在水平地面上 在液压机的作用下 车厢与水平方向的夹角缓慢增大 这个过程中车厢内货物始终相对车厢静止 下列说法正确的是 a 货物受到的静摩擦力减小b 地面对货车有水平向右的摩擦力c 货物受到的支持力对货物做正功d 货物受到的摩擦力对货物做负功 图3 解析货物受到静摩擦力f mgsin 增大 f增大 a错误 根据力的方向与货物运动方向关系知 支持力做正功 摩擦力不做功 c正确 d错误 地面对货车的摩擦力为零 b错误 答案c 典例2 如图4所示 质量为m的物体在恒力f的作用下从底端沿斜面向上一直匀速运动到顶端 斜面高h 倾斜角为 现把物体放在顶端 发现物体在轻微扰动后可匀速下滑 重力加速度大小为g 则在上升过程中恒力f做的功为 图4a fhb mghc 2mghd 无法确定 答案c 1 计算功时需先判断恒力做功还是变力做功 然后依据相应的方法求解 2 熟悉各种力做功的特点是今后掌握能量观点处理问题的关键 1 如图5所示 木块a b叠放在光滑水平地面上 a b之间不光滑 用水平力f拉b 使a b一起沿光滑水平面加速运动 设a b间的摩擦力为f 则以下说法错误的是 a f对b做正功 对a不做功b f对b做负功 对a做正功c f对a不做功 对b做负功d f对a和b组成的系统做功为0 图5 解析a b一起沿光滑水平面加速运动 它们的位移相等 f作用在b上 没有作用在a上 且a b向前做加速运动 在力f的方向上发生了位移 由w fl可知f对b做正功 对a不做功 故选项a正确 b对a的摩擦力向右 a对b的摩擦力向左 而位移水平向右 由w flcos 可知 f对b做负功 对a做正功 选项b正确 c错误 f对a做功为wa fl f对b做功为wb fl 故f对a b组成的系统做功为w wa wb 0 故f对a和b组成的系统不做功 选项d正确 答案c 2 2017 全国卷 14 如图6所示 一光滑大圆环固定在桌面上 环面位于竖直平面内 在大圆环上套着一个小环 小环由大圆环的最高点从静止开始下滑 在小环下滑的过程中 大圆环对它的作用力 a 一直不做功b 一直做正功c 始终指向大圆环圆心d 始终背离大圆环圆心解析因为大圆环光滑 所以大圆环对小环的作用力只有弹力 且弹力的方向总是沿半径方向 与速度方向垂直 故大圆环对小环的作用力一直不做功 选项a正确 b错误 开始时大圆环对小环的作用力背离圆心 到达圆心等高点及下方 大圆环对小环的作用力指向圆心 故选项c d错误 答案a 图6 3 水平地面上放一个重4n的足球 一个小孩用10n的力踢球 使球向前运动2m 关于小孩对球做功的下列说法中 正确的是 a 小孩对球做功20jb 小孩对球做功8jc 小孩对球做功28jd 题中条件不足 无法算出小孩对球做功的多少 解析小孩踢球的力是瞬时的 仅仅在小孩的脚与球接触时才施加给球 并不是用恒定的10n的力推动足球前进2m 所以a错误 同理 根据功的定义 b c错误 小孩踢球时对球做的功 转化为球所增加的能量 动能 表现为获得初速度v0沿地面前进 由于题中无法求出初速度 也不知道有踢力作用在球上时球移动的距离 因此无法算出小孩对球做功的多少 d正确 答案d 1 平均功率的计算方法 2 瞬时功率的计算 p f v 功率 典例1 质量为2kg的小铁球从某一高度由静止释放 经3s到达地面 不计空气阻力 g取10m s2 则 a 2s末重力的瞬时功率为200wb 2s末重力的瞬时功率为400wc 2s内重力的平均功率为100wd 2s内重力的平均功率为400w 答案b 典例2 2017 11月浙江选考 如图7所示是具有登高平台的消防车 具有一定质量的伸缩臂能够在5min内使承载4人的登高平台 人连同平台的总质量为400kg 上升60m到达灭火位置 此后 在登高平台上的消防员用水炮灭火 已知水炮的出水量为3m3 min 水离开炮口时的速率为20m s 取g 10m s2 则用于 a 水炮工作的发动机输出功率约为1 104wb 水炮工作的发动机输出功率约为4 104wc 水炮工作的发动机输出功率约为2 4 106wd 伸缩臂抬升登高平台的发动机输出功率约为800w 图7 答案b 求解功率时应注意的三个问题 1 首先要明确所求功率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 1 2015 10月浙江选考 快艇在运动中受到的阻力与速度的平方成正比 即ff kv2 若油箱中有20l燃油 当快艇以10m s匀速行驶时 还能行驶40km 假设快艇发动机的效率保持不变 则快艇以20m s匀速行驶时 还能行驶 a 80kmb 40kmc 10kmd 5km 答案c 2 2018 温州期中 一个质量为m的小球做自由落体运动 那么 在前t秒内重力对它做功的平均功率及在t秒末重力做功的瞬时功率p分别为 t秒末小球未着地 解析前t秒内重力做功的平均功率 t秒末重力做功的瞬时功率p fv mg gt mg2t 故c正确 答案c 答案b 科学思维 变力做功的计算 例 如图8所示 一半径为r的半圆形轨道竖直固定放置 轨道两端等高 质量为m的质点自轨道端点p由静止开始滑下 滑到最低点q时 对轨道的正压力为2mg 重力加速度大小为g 质点自p滑到q的过程中 克服摩擦力所做的功为 图8 答案c 针对训练1 以一定的初速度竖直向上抛出一个小球 小球上升的最大高度为h 空气阻力的大小恒为f 则从抛出到落回到抛出点的过程中 空气阻力对小球做的功为 a 0b fhc fhd 2fh解析空气阻力是变力 应分成上升和下降两个阶段计算 空气阻力均做负功 w fh fh 2fh d正确 答案d 针对训练2 如图9所示 用长为l 不可伸长的细线把质量为m的小球悬挂于o点 将小球拉至悬线偏离竖直方向 角后放手 运动t时间后停在最低点 则在时间t内 a 小球重力做功为mgl 1 cos b 空气阻力做功为 mglcos c 小球所受合力做功为mglsin 图9 解析小球从开始运动到停止的过程中 下降的高度为h l 1 cos 所以小球的重力对小球做功wg mgl 1 cos 故选项a正确 初末动能都为0 根据动能定理 小球从开始运动到停止的过程中小球受到的合外力做功为0 空气的阻力对小球做功wf wg mgl 1 cos 故选项b c错误 由于细线的拉力始终与运动的方向垂直 所以细线的拉力不做功 细线拉力的功率为0 故选项d错误 答案a 针对训练3 轻质弹簧右端固定在墙上 左端与一质量m 0 5kg的物块相连 如图10甲所示 弹簧处于原长状态 物块静止 物块与水平面间的动摩擦因数 0 2 以物块所在处为原点 水平向右为正方向建立x轴 现对物块施加水平向右的外力f f随