高考物理大一轮复习 第五章 机械能 基础课1 功和功率课件 粤教版.ppt

高考导航 基础课1功和功率 知识点一 功1 定义 如果一个物体受到力的作用 并使物体在 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 作用在物体上的力 2 物体在力的方向上发生的 力的方向 位移 3 公式 w 1 是力与 方向之间的夹角 s为物体对地的位移 2 该公式只适用于 做功 fscos 位移 恒力 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 或者说物体克服这个力做了功 3 当 90 时 w 0 力对物体 正功 正功 不做功 知识点二 功率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 比值 做功的快慢 3 公式 平均功率 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 4 发动机功率 机车发动机的功率p f为 力 并非机车所受的合力 fvcos 平均功率 瞬时功率 fv 牵引 思考判断 1 只要物体受力的同时又发生了位移 则一定有力对物体做功 2 一个力对物体做了负功 则说明这个力一定阻碍物体的运动 3 一个力对物体做负功 说明物体克服该力做功 取负功的绝对值 4 作用力做正功时 其反作用力一定做负功 5 相互垂直的两个力分别对物体做功为4j和3j 则这两个力的合力做功为5j 6 静摩擦力不可能对物体做功 7 汽车上坡时换成低挡位 其目的是为了减小速度得到较大的牵引力 答案 1 2 3 4 5 6 7 功的分析与计算 1 判断力是否做功及做正 负功的方法 2 恒力做功的计算方法 直接用w fscos 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scos 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 1 正 负功的判断 多选 如图1所示 人站在自动扶梯上不动 随扶梯向上匀速运动 下列说法中正确的是 图1 a 重力对人做负功b 摩擦力对人做正功c 支持力对人做正功d 合力对人做功为零解析人随电梯向上匀速运动时只受重力和竖直向上的支持力 所以重力做负功 支持力做正功 合力为零所以做功为零 a c d正确 答案acd 2 直线运动中恒力做功的计算 起重机以1m s2的加速度将质量为1000kg的货物由静止开始匀加速向上提升 g取10m s2 则在1s内起重机对货物做的功是 a 500jb 4500jc 5000jd 5500j 答案d 3 曲线运动中恒力做功的计算 如图2所示 质量为m的小球用长为l的轻绳悬挂于o点 用水平恒力f拉着小球从最低点运动到使轻绳与竖直方向成 角的位置 求此过程中 各力对小球做的总功为 图2 a flsin b mgl 1 cos c flsin mgl 1 cos d flsin mglcos 解析如图 小球在f方向的位移为cb 方向与f同向 则wf f cb f lsin 小球在重力方向的位移为ac 方向与重力反向 则wg mg ac cos180 mg l 1 cos 绳的拉力t时刻与运动方向垂直 则 wt 0故w总 wf wg wt flsin mgl 1 cos 所以选项c正确 答案c 1 恒力做功的计算思路 方法技巧 2 计算功的大小的两点技巧 1 在求功时 要区分是求某个力的功还是合力的功 是求恒力的功还是变力的功 2 恒力做功与物体的实际路径无关 等于力与物体在力方向上的位移的乘积 或等于位移与在位移方向上的力的乘积 功率的理解与计算 1 平均功率和瞬时功率的计算 如图3所示 质量为m 2kg的木块在倾角 37 的斜面上由静止开始下滑 木块与斜面间的动摩擦因数为 0 5 已知 sin37 0 6 cos37 0 8 g取10m s2 则前2s内重力的平均功率和2s末的瞬时功率分别为 图3 a 48w24wb 24w48wc 24w12wd 12w24w解析木块所受的合外力f合 mgsin mgcos mg sin cos 2 10 0 6 0 5 0 8 n 4n 木块在2s末的速度v at 2 2m s 4m s2s末重力的瞬时功率p mgsin v 2 10 0 6 4w 48w 故选项b正确 答案b 2 功 功率与图象的综合 一滑块在水平地面上沿直线滑行 t 0时其速度为1m s 从此刻开始在滑块运动方向上再施加一水平作用力f 力f和滑动的速度v随时间t的变化规律分别如图4甲 乙所示 则以下说法正确的是 图4 a 第1s内 f对滑块做的功为3jb 第2s内 f对滑块做功的平均功率为4wc 第3s末 f对滑块做功的瞬时功率为1wd 前3s内 f对滑块做的总功为零解析由题图可知 第1s内 滑块位移为1m f对滑块做的功为2j a错误 第2s内 滑块位移为1 5m f做的功为4 5j 平均功率为4 5w b错误 第3s内 滑块的位移为1 5m f对滑块做的功为1 5j 第3s末 f对滑块做功的瞬时功率p fv 1w c正确 前3s内 f对滑块做的总功为8j d错误 答案c 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 方法技巧 机动车启动问题 1 模型一以恒定功率启动 1 动态过程 2 这一过程的p t图象和v t图象如图所示 2 模型二以恒定加速度启动 1 动态过程 2 这一过程的p t图象和v t图象如图所示 1 p fv在机车实际运动过程中的应用 2017 武汉武昌区模拟 如图5所示 为某种型号轿车中用于改变车速的挡位 表中列出了轿车的部分数据 手推变速杆到达不同挡位可获得不同的运行速度 从 1 5 速度逐挡增大 r是倒车挡 则轿车在额定功率下 要以最大动力上坡 变速杆应推至哪一挡 以最大速度运行时 轿车的牵引力约为多大 图5 a 5 挡 8000nb 5 挡 2000nc 1 挡 4000nd 1 挡 2000n 答案d 2 机车启动过程中的图象问题 2016 苏锡常镇二模 汽车从静止开始先做匀加速直线运动 然后做匀速运动 汽车所受阻力恒定 下列汽车功率p与时间t的关系图象中 能描述上述过程的是 解析汽车从静止开始匀加速 加速度一定 根据牛顿第二定律有f f ma 得出f f ma 汽车的功率为p fv f ma at p与t成正比例函数 a d选项错误 当汽车达到最大功率时 据题意汽车运动状态立刻变为匀速 此时牵引力瞬间从f ma变成f 而速度没有突变 故汽车的功率变小且为恒定值 b项错误 c正确 答案c 3 机车启动过程中有关物理量的计算 一列火车总质量m 500t 发动机的额定功率p 6 105w 在轨道上行驶时 轨道对列车的阻力f是车重的0 01倍 取g 10m s2 1 求列车在水平轨道上行驶的最大速度 2 在水平轨道上 发动机以额定功率p工作 求当行驶速度为v1 1m s和v2 10m s时 列车的瞬时加速度a1 a2的大小 3 列车在水平轨道上以36km h的速度匀速行驶时 求发动机的实际功率p 4 若列车从静止开始 保持0 5m s2的加速度做匀加速运动 求这一过程维持的最长时间 答案 1 12m s 2 1 1m s20 02m s2 3 5 105w 4 4s 方法技巧 变力做功的计算方法 图6 答案c 图7 a 3jb 6jc 7jd 8j 答案b 1 2015 海南单科 3 假设摩托艇受到的阻力的大小正比于它的速率 如果摩托艇发动机的输出功率变为原来的2倍 则摩托艇的最大速率变为原来的 答案d 2 2015 全国卷 17 一汽车在平直公路上行驶 从某时刻开始计时 发动机的功率p随时间t的变化如图8所示 假定汽车所受阻力的大小f恒定不变 下列描述该汽车的速度v随时间t变化的图线中 可能正确的是 图8 答案a 3 2016 天津理综 8 多选 我国高铁技术处于世界领先水平 和谐号动车组是由动车和拖车编组而成 提供动力的车厢叫动车 不提供动力的车厢叫拖车 假设动车组各车厢质量均相等 动车的额定功率都相同 动车组在水平直轨道上运行过程中阻力与车重成正比 某列动车组由8节车厢组成 其中第1 5节车厢为