高考物理总复习 第5章 1讲 功 功率课件 新人教版.ppt

第一讲功功率 1 掌握功的概念 能熟练地利用功的定义式及动能定理求功 2 掌握功率的概念 理解功率与力和速度的关系 能区分平均功率和瞬时功率 并能熟练地计算它们 3 理解汽车的两种启动方式中功率 速度 加速度的变化情况 并能解析相关问题 力的方向上 flcos 3 功的正负判断主要根据力的方向和位移方向的夹角 判断 正功 不做功 负功 克服这个力做了功 1 功是力在空间上的积累过程 它是一个过程量 2 功是标量 正功表示对物体做功的力为动力 负功表示对物体做功的力为阻力 功的正负不表示功的大小 比值 快慢 平均功率 平均功率 瞬时功率 对机车的功率p fv 式中f为机车的牵引力 还是机车的合外力 提示 f为机车的牵引力 因为p为机车牵引力的功率 而不是合力的功率 4 额定功率 机械长时间正常工作时的功率 5 实际功率 机械实际工作时的输出功率 其值要额定功率 最大 小于等于 各类发动机铭牌上所标注的功率都是额定功率 并不是任何时候发动机的实际功率都等于额定功率 实际功率可在零和额定功率之间取值 一 功的正负的判断方法1 恒力做功的判断 若物体做直线运动 依据力与位移的夹角来判断 2 曲线运动中功的判断 若物体做曲线运动 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 3 依据能量变化来判断 根据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 友情提示 作用力和反作用力虽然等大反向 但由于其作用在两个物体上 产生的位移效果无必然联系 故作用力和反作用力的功不一定一正一负 大小相等 判断下列三种情况下各力做功的正负情况 1 如图甲所示 光滑水平面上有一光滑斜面b a由斜面顶端静止滑下 b对a的支持力fn对a物体做功 2 人造地球卫星在椭圆轨道上运行 由图乙中的a点运动到b点的过程中 万有引力做功 3 车m静止在光滑水平轨道上 球m用细线悬挂在车上 由图丙中的位置无初速地释放 在球下摆过程中绳的拉力做功 思维点拨 根据公式w flcos 中 与90 的关系 以及能量的转化关系可判断功的正负 自主解答 1 做负功 因为支持力fn与位移l之间的夹角大于90 2 做负功 因为万有引力的方向和速度的方向的夹角大于90 3 对车做正功 对球做负功 因为绳的拉力使车的动能增加了 又因为m和m构成的系统的机械能是守恒的 m的机械能增加必意味着m的机械能减少 所以绳的拉力一定对球m做负功 误区警示 甲图中的b物体和丙图中的m物体都是运动的 因此甲图中的a物体和丙图中的m物体受力方向和对地的速度方向并不垂直 切勿混淆模型 1 如图所示 物体沿弧形轨道滑下后进入足够长的水平传送带 传送带以图示方向匀速运转 则传送带对物体做功情况可能是 a 始终不做功b 先做负功后做正功c 先做正功后不做功d 先做负功后不做功 解析 设传送带速度大小为v1 物体刚滑上传送带时的速度大小为v2 当v1 v2时 物体随传送带一起匀速运动 故传送带与物体之间不存在摩擦力 即传送带对物体始终不做功 a正确 当v1 v2时 物体相对传送带向左运动 物体受到的滑动摩擦力向右 则物体先匀加速运动到速度为v1 再做匀速运动 传送带对物体先做正功后不做功 c正确 当v1 v2时 物体相对传送带向右运动 物体受到的滑动摩擦力方向向左 则物体先做匀减速运动直到速度减为v1 再做匀速运动 故传送带对物体先做负功后不做功 d正确 答案 acd 二 功的计算1 恒力做功对恒力作用下物体的运动 力对物体做的功用w flcos 求解 该公式可写成w f l cos f cos l 即功等于力与力方向上位移的乘积或功等于位移与位移方向上力的乘积 2 变力做功 1 用动能定理w ek或功能关系w e 即用能量的增量等效代换变力所做的功 也可计算恒力做功 2 当变力的功率p一定时 可用w pt求功 如机车以恒定功率启动时 3 将变力做功转化为恒力做功当力的大小不变 而方向始终与运动方向相同或相反时 这类力的功等于力和路程 不是位移 的乘积 如滑动摩擦力做功 空气阻力做功等 3 总功的求法 1 总功等于合外力的功先求出物体所受各力的合力f合 再根据w总 f合lcos 计算总功 但应注意 应是合力与位移l的夹角 2 总功等于各力做功的代数和分别求出每一个力做的功 w1 f1l1cos 1 w2 f2l2cos 2 w3 f3l3cos 3 再对各个外力的功求代数和 即 w总 w1 w2 w3 质量为50kg的某人沿一竖直悬绳匀速向上爬 两手交替抓绳子 在爬高3m的过程中 手与绳子之间均无相对滑动 重力加速度g取10m s2 则下列说法正确的是a 绳子对人的静摩擦力做功为1500jb 绳子对人的拉力做功为1500jc 绳子对人的静摩擦力做功为0d 绳子对人的拉力做功为0 错源探究 对功的概念认识不透而导致错误 错因分析 由于对功的两个要素认识不透 误认为人匀速向上爬 绳子就对人做功 根据绳子对人的摩擦力与人的重力大小相等 爬高3m的过程中 摩擦力做功w mgh 1500j 从而错选a项 正确解答 人沿绳子向上爬时 手与绳子之间无相对滑动 绳子对人的静摩擦力作用在手上 手相对绳子是静止的 静摩擦力的作用点 即手 的位移为零 因此静摩擦力不做功 同理 绳中拉力也不做功 a b错误 c d正确 状元笔记 绳子对人的静摩擦力和绳子对人的拉力均不为零 要判断这两个力是否做功 就要分析这两个力的作用点的位移是否为零 人匀速上升 但绳子的作用力并不作用在人的重心上 如果人抓着绳子不动 而用绳子将人匀速提升3m 那么 绳子对人就做功了 再比如 一位质量为m的运动员从下蹲状态向上起跳 重心升高h后 身体伸直并刚好离开地面 速度为v 在此过程中 地面对他是否做功 当然不做功 因为地面对运动员的作用力作用在脚上 运动员的重心升高的过程中脚并没有移动 所以做功为零 2 如图所示 木板可绕固定水平轴o转动 木板从水平位置oa缓慢转到ob位置 木板上的物块始终相对于木板静止 在这一过程中 物块的重力势能增加了2j 用n表示物块受到的支持力 用f表示物块受到的摩擦力 在此过程中 以下判断正确的是 a n和f对物块都不做功b n对物块做功为2j f对物块不做功c n对物块不做功 f对物块做功为2jd n和f对物块所做功的代数和为0解析 由做功的条件可知 只要有力 并且物块沿力的方向有位移 那么该力就对物块做功 由受力分析知 支持力n做正功 但摩擦力f方向始终和速度方向垂直 所以摩擦力不做功 由动能定理知wn mgh 0 故支持力n做功为mgh 答案 b 三 机动车两种启动方式对机动车等交通工具 在启动的时候 通常有两种启动方式 即以恒定功率启动和以恒定加速度启动 现比较如下 友情提示 图表中的v1为机车以恒定加速度启动时匀加速运动的末速度 而vm为机车以额定功率运动时所能达到的最大速度 汽车的质量为2000kg 汽车发动机的额定功率为80kw 它在平直的公路上行驶时所受的阻力是4000n 试求 1 汽车保持额定功率从静止启动后达到的最大速度是多少 2 若汽车以2m s2的加速度做匀加速直线运动 可维持多长时间 3 3秒末汽车的瞬时功率是多大 4 若汽车达到最大速度后 突然进入另一种路面 阻力变为原来的两倍 将做什么运动 方法归纳 汽车达到最大速度时 牵引力等于阻力 由p ffvm可得vm 若汽车以恒定的加速度运动 牵引力f和阻力恒定 随着速度增加 它的实际功率增大 直到达到额定功率为止 可由匀加速直线运动规律 求得时间 由p