人教版必修二7.3《万有引力定律》.ppt

,高三物理第一轮复习,长丰一中物理教研组冯林2010年10月15日,第七章机械能及其守恒定律,一功1.功的物理意义：如果物体在力的作用下能量发生了变化,那么这个力一定对物体做了,即功总是伴随着能量的转化,是的量度.2.做功的两个不可缺少的因素:和物体在力的方向上发生的,二者缺一不可.,知识精要,7.2、3功功率,功,能量转化,力,位移,高效梳理知识备考,(1)公式:(2)功的正负当00,力对物体做功;当900.,(2)对车厢如图(b)所示,人对车厢的作用力有:推力F3,对底板的压力FN2,人对车的摩擦力F4,则人对车厢做功W2为:W2=F3s-F4s.由于F3=F1,F4=F2,所以F3F4,故有W20.由以上分析可知:人对车做负功,推力对车做正功,车对人做正功.,3.一辆小汽车在水平路面上由静止启动,在前5s内做匀加速直线运动,5s末达到额定功率,之后保持额定功率运动,其v-t图象如图所示.已知汽车的质量为m=2103kg,汽车受到地面的阻力为车重的0.1倍,(取g=10m/s2)则(),A.汽车在前5s内的牵引力为4103NB.汽车在前5s内的牵引力为6103NC.汽车的额定功率为60kWD.汽车的最大速度为30m/s,解析:Ff=mg=2103N,由图知匀加速运动的加速度为a=2m/s2由牛顿第二定律得,BCD,F-Ff=ma,故F=6103N,故A错,B对.因5s达到额定功率,P额=Fv=610310W=60kW,C正确.汽车的最大速度,1.利用功的定义式W=Flcos求功(1)公式中Fl必须对应同一物体,l为物体相对地面的位移,为Fl的夹角.(2)此式一般情况下只适用于求恒力的功,疑难精讲,答疑解难能力备考,疑难点一你能说出几种计算功的方法?,2.根据动能定理计算合力的功用动能定理W=Ek求功.当F为变力时,高中阶段往往考虑用这种方法求功,这里求得的功是该过程中外力对物体做的总功(或者说是合力做的功).,4.总功的计算(1)利用平行四边形定则求出合力,再根据W=F合lcos计算功,注意应是合力与位移l间的夹角.(2)分别求各个外力做功:W1=F1lcos1,W2=F2lcos2再求各个外力功的代数和.,3.利用功能关系求功功是能量转化的量度.要注意分析参与转化的能量的形式,如重力的功等于重力势能的变化,弹力的功等于弹性势能的变化，等。,5.计算变力功的几种方法(1)用动能定理W=Ek或功能关系W=E(功是能量转化的量度),即用能量的增量等效代换变力所做的功(可计算变力功或恒力功).(2)当变力的功率P一定时,可用W=Pt求功,如机车牵引力做的功.(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,如滑动摩擦力空气阻力做功等.,当力的方向不变,大小随位移成线性变化时,可先求出力对位移的平均值再由W=Flcos计算,如弹簧弹力做功.,疑难点二.运用牛顿第二定律F合=ma和功率的算式P=Fv说明机车以恒定加速度启动和以恒定功率启动两种启动方式中机车的运动过程.,1.机车以恒定功率启动的运动过程,所以机车达最大速度时a=0,F=Ff,P=Fvmax=Ffvmax,这一启动过程的v-t关系如图所示.,加速度逐渐减小的加速运动,匀速运动,加速度逐渐减小的加速运动,匀加速运动,2.机车以恒定加速度启动的运动过程,这一启动过程的v-t关系如图所示.,问题：请画出这一启动过程的P-t关系图.,【例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Ff,则从抛出点至落回到原出发点的过程中,空气阻力对小球做的功为()A.0B.-FfhC.-2FfhD.-4Ffh,题型研练,互动探究方法备考,解析:小球在上升过程和下降过程中空气阻力都做负功,所以全过程中空气阻力对小球做功为:W阻=W阻上+W阻下=-Ffh+(-Ffh)=-2Ffh.,C,题型一对功的理解和计算,【例2】在海滨游乐场有一种滑沙的娱乐活动.如图所示，人坐在滑板上从斜坡的高处A点由静止开始下滑，滑到斜坡底部B点后沿水平滑道再滑行一段距离到C点停下来，斜坡滑道与水平滑道间是平滑连接的，滑板与两滑道间的动摩擦因数为，不计空气阻力，重力加速度，人和滑板的总质量为，AB=10m，BC=4m,求:从A到C的过程中，人和滑板克服滑动摩擦力所做的功W,解析：从A到C的过程中，滑动摩擦力是变力。而从A到B的过程、从B到C的过程中滑动摩擦力都是恒力。,从B到C的过程中滑动摩擦力做的功W2=mgBC=1.2103J,从A到B的过程中滑动摩擦力做的功W1=(mgcos)AB=2.4103J,所以，从A到C的过程中滑动摩擦力做的功Wf=W1+W2=3.6103J，则从A到C的过程中，人和滑板克服滑动摩擦力所做的功W=3.6103J,解析:(1)将圆弧AB分成n小段l1,l2,ln,拉力在每小段上做的功为W1,W2,Wn,因拉力F大小不变,方向始终与物体在该点的切线成37角,所以:,(3)物体受的支持力FN始终与物体的运动方向垂直,所以WFN=0.(4)因物体在拉力F作用下缓慢移动,动能不变,由动能定理知:WF+WG+Wf=0,所以Wf=-WF-WG=(-62.8+50)J=-12.8J.,WF=W1+W2+Wn=Fcos37(l1+l2+ln),W1=Fl1cos37,W2=Fl2cos37,Wn=Flncos37,所以,【例3】如图所示,一质量为m=2.0kg的物体从半径为R=5.0m的圆弧的A端,在拉力作用下沿圆弧缓慢运动到B端(圆弧AB在竖直平面内).拉力F大小不变始终为15N,方向始终与物体在该点的切线成37角.圆弧所对应的圆心角为60,BO边为竖直方向,求这一过程中:(g取10m/s2)(1)拉力F做的功.(2)重力G做的功.(3)圆弧面对物体的支持力FN做的功.(4)圆弧面对物体的摩擦力Ff做的功.,(2)重力G做的功WG=-mgR(1-cos60)=-50J.,求功的问题时,一定要注意分析是求恒力做的功还是变力做的功,如果是求变力做的功,看能否转化为求恒力做功的问题,不能转化的,还可以借助动能定理和能量守恒定律来求解.,方法总结:,题型二功率的计算,【例1】如图所示的是倾角为30、长度为10m的光滑斜面,一质量为1.2kg的物体从斜面顶端由静止开始下滑,g取10m/s2,求:,(1)物体滑到斜面底端时重力做功的瞬时功率是多少?(2)整个过程中重力做功的平均功率是多少?,解析：(1)物体滑到斜面底端时速度的大小和方向都可以求出：速度的大小V=10m/s，速度和重力间夹角=60。则物体滑到斜面底端时重力做功的瞬时功率P1=mgVcos60=60W,(2)整个过程中重力做功的平均功率=mgv平均cos60=30W,P=Fvcos=mgv竖=mg=600W.,解析:物体经历3s下落的高度h=45m,着地时速度在竖直向下分量V竖=30m/s,或前3s内重力的功率P1=mgV竖平均=mgV1.5=21015w=300w,前3s内重力的功率P1=,3.质量为2kg的物体从空中以某一初速度平抛,物体经历3s着地,不计空气阻力,取g=10m/s2,则前3s内重力的功率为W,第3s内重力的功率为W,第3s末重力的功率为W.,第3s内重力的功率P2=mgV2.5=21025w=500w,第3s末重力的功率,注意瞬时功率表达式中的cos,表达式既可写成P=(Fcos)v,也可写成P=F(vcos),前者应理解为F在v方向的分量与v的乘积,后者理解为速度v在力F方向的分量与F的乘积.如此题可以用重力的分力mgsin乘速度.,方法总结:,【例1】汽车发动机的功率为60KW，汽车的质量为4103kg。当汽车在足够长的水平路面从静止以0.6m/s2的加速度启动。求：（1）汽车在水平路面能达到的最大速度vm1（2）汽车在水平路面做匀加速运动能维持多长时间？（3）在10s末汽车的瞬时功率多大？20s末汽车的瞬时功率又是多少呢？（4）若汽车以vm1速度驶上一倾角为的足够长的斜面（sin=0.02）。简要描述汽车作何运动，并求出在此斜面上最终速度vm2（已知汽车在行驶中所受路面阻力大小恒为重力的0.1倍，g取10m/s2）,题型三机车的启动问题,解析：（1）当牵引力与阻力平衡时，汽车速度达到最大值，有：（2）经t时间，汽车匀加速阶段功率增加到额定功率时，匀加速运动结束由牛顿第二定律有：由运动学有：而牵引力的功率联立解得t=15.6s（3）t=10s时，汽车还处于匀加速阶段，牵引力瞬时速度所以此时汽车的瞬时功率,（4）汽车保持额定功率驶上斜面，由于行驶阻力增大,t=20s时，汽车已经达到额定功率，故汽车的瞬时功率P=60KW,到，迫使汽车牵引力增大，汽,车作加速度不断减小的减速运动，直至达到最终速度vm2匀速行驶。,所以,【例2】某兴趣小组为测一遥控电动小车的额定功率，进行了如下实验用天平测出电动小车的质量为0.4kg；将电动小车、纸带和打点计时器按如图甲所示安装；接通打点计时器（其打点时间间隔为0.02s）；使电动小车以额定功率加速运动，达到最大速度一段时间后关闭小车电源，待小车静止时再关闭打点计时器（设小车在整个过程中所受的阻力恒定）。,在上述过程中，打点计时器在纸带上所打的部分点迹如图乙所示。请你分析纸带数据，回答下列问题：（1）该电动小车运动的最大速度为_m/s；（2）该电动小车的额定功率为_W。,1.5,1.2,匀速运动,匀减速运动,a=2m/s2,v=1.5m/s,【例2】汽车在平直公路上以速度v0匀速行驶，发动机功率为P，快进入闹市区时，司机减小了油门，使汽车的功率立即减小一半并保持该功率继续行驶。图中正确表示了从司机减小油门开始，汽车的速度与时间的关系是(),C,解析:汽车在平直公路上匀速行驶时牵引力F跟阻力Ff平衡即:,速运动,由P=Fv和F-Ff=ma知v减小,牵引力F