2019届高三物理（人教版）第一轮复习 第五章 第1节

1、课件制作讲授：邵阳市二中 谭伟卿,2019届高三物理第一轮复习,第五章 机械能,第1节,功和功率,一.功的概念,1.定义：,物体受到力的作用，并在力方向上发生一段位移，就说力对物体做了功.,2、做功的两个必要条件：,力和物体在力的方向上通过的位移。,3、功的物理意义（功能关系）：,做功的过程一定伴随能量的转化,并且做了多少功就有多少能量发生转化. 功是能量转化的量度。 功是标量, 单位为J, 1J=1Nm,该公式适用于_做功其中为F、l方向间夹角，l为 ,4功的计算公式：W_.,Flcos,恒力,功是标量，但有正负之分。 怎么判断功的正负呢？,某力做的功仅由F、l和决定, 与其它力是否存在以及

2、物体的运动情况都无关。,5功的正负：,物体对地的位移,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,4功的正负的意义,力对物体做正功,力对物体做负功，或者说物体克服这个力做了功,力对物体不做功,例1如图所示，一轻绳的一端系在固定粗糙斜面上的O点，另一端系一小球给小球一足够大的初速度，使小球在斜面上做圆周运动在此过程中() A斜面对小球的支持力做功 B重力对小球不做功 C绳的张力对小球不做功 D在任何一段时间内，小 球克服摩擦力所做的功总是等于小球动能的减少量,C,例2、判断下列三种情况下各力是否做功及正负情况： (1)如图甲所示，光滑 水平面上有一光滑斜

3、面b，a由斜面顶端静 止滑下，b对a的支持 力FN对a物体做功吗？ (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，万有引力是否做功？,支持力FN做负功,万有引力做负功,(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度释放，在球下摆过程中绳的拉力做功吗？,绳的拉力对车做正功，对球做负功,小结：,判断力对物体做正功还是做负功的方法：,1根据力和位移之间的夹角判断，此法常用于恒力做功的判断,2根据力和瞬时速度之间的夹角判断，此法常用于判断质点做曲线运动时变力做的功夹角为锐角时力做正功，夹角为钝角时力做负功，夹角为直角时力不做功,3依据能量变化

4、来判断，此法既适用于恒力做功，也适用于变力做功，关键应分析清楚能量的转化情况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比如系统的机械能增加，说明力对系统做正功；如果系统的机械能减少，则说明力对系统做负功此法常用于两个相联系的物体之间的相互作用力做功的判断,例3重球m用一条不可伸长的轻质细线拴住后悬于O点，重球置于一个斜面不光滑的斜劈M上，用水平力F向左推动斜劈M在光滑水平桌面上由位置甲匀速向左移动到位置乙，在此过程中，正确的说法是： AM、m间的摩擦力对m不做功 BM、m间的摩擦力对m做负功 CF对M所做的功与m对 M所做的功的绝对值相等 DM、m间的弹力 对m做正功,答案：CD

5、,例4、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 2 J用 FN 表示物块受到的支持力，用 Ff 表示物块受到的摩擦力在此过程中，以下判断正确的是( ）,AFN 和 Ff 对物块都不做功,BFN 对物块做功为 2 J， Ff 对物块不做功 CFN 对物块不做功， Ff 对物块做功为 2 J DFN 和 Ff 对物块所做功的代数和为 0,B,1恒力做功的求法,二、求功的几种方法,用功的定义公式WFlcos求解,2变力做功的求法,(1)用动能定理WEk或功能关系WE，即用能量的增量等效代换变力

6、所做的功(也可计算恒力功),(2)当变力的功率P一定时，可用WPt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,当力的方向不变而大小随位移做线性变化时，可先求出力对位移的平均值F ，再由WFlcos计算，如弹簧弹力做功,当力的大小不变而方向始终与运动方向相同或相反时，这类力做的功的大小等于力和路程(不是位移)的乘积如滑动摩擦力做功、空气阻力做功等,(4) 作出变力F随位移l变化的图象，图象与位移轴所围的“积”即为变力做的功如图所示，图(a)中阴影部分面积表示恒力F做的功W，图(b)中阴影部分面积表示变力F做的功W.,3合力做功的求法,(1)总功等于合力的功： 先求出物体所受各

7、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s的夹角（一般用于各力都是恒力且作用时间相同）,(2)总功等于各力做功的代数和： 分别求出每一个力做的功： W1F1l1cos1， W2 F2l2cos2，W3F3l3cos3，再把各个力做的功求代数和，即：W总W1W2W3（一般用于各力分别作用或作用时间不同时）,l,例5质量为m的物体静止在倾角为的斜面上，用水平推力使斜面向左水平匀速移动距离l，物体与斜面间动摩擦因数为且始终保持相对静止，如图所示求：,(1)m所受各力对它做的功各是多少？ (2)斜面对物体做的功又是多少？,(2) 0,答案：(1)重力做的功WG0. 支持力做

8、的功WFNmglsincos. 静摩擦力做的功WFfmglsincos,例6.如图所示，用恒力F通过光滑的定滑轮把静止在水平面上的物体(大小可忽略)从位置A拉到位置B，物体的质量为m，定滑轮离水平地面的高度为h，物体在位置A、B时细绳与水平方向的夹角分别为1 和2，求绳的拉力对物体做的功,练习,：如图所示，一质量为m2.0 kg的物体从半径为R5.0 m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15 N，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(g取10 m/s2)求这一过程中：,(1)拉力F做的功 (2)重力

9、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,(1)62.8 J,(2)50 J,(3)0,(4)12.8 J,例7如图所示，质量为M、长度为L的木板静止在光滑的水平面上，质量为m 小物体(可视为质点)放在木板上最左端，现用一水平恒力F作用在小物体上，使物体从静止开始做匀加速直线运动已知物体和木板之间的摩擦力为Ff .当物体滑到木板的最右端时，木板运动的距离为x，则在此过程中摩擦力对物体做功和对木板做功分别为多少？,摩擦力对物体做功为Ff (Lx)，对木板做功为 Ff x,三、几种力做功的特点分析：,重力的功：,思考：在我们所学的力中，哪些力做功与路径无

10、 关？哪些与路径有关？,重力、电场力、磁场力、万有引力做功与路径无关 ；摩擦力做功与路径有关。,重力做功只跟物体的重力及物体移动的始末位置的高度差有关，跟移动的路径无关。,重力做功改变重力势能； 电场力做功改变电势能； 弹簧的弹力做功改变弹性势能。,2、摩擦力做功的问题：,问题1：摩擦力对物体是否总是做负功？,问题2：一对相互作用的摩擦力对两物体可以同时不做功、同时做正功、同时做负功吗？,问题3：一对相互作用的摩擦力对两物体做功的总和如何？,例1：AB两物体叠放在光滑水平面上，保持相对静止在外力作用下一起向右做匀加速直线运动移动距离S， 则摩擦力f1对A做功，f2对B做功。,W1=f1 S W

11、2= - f2 S W1 + W2= 0,正,负,一对静摩擦力做功的代数和一定为零,F,例2、小木块置于旋转的水平转台上，随转台一起匀速转动，小木块受到的摩擦力对木块做功为。,0,若小木块随转台一起加速转动而没有相对滑动，则小木块受到的摩擦力对木块做功为。,正,例3、始终做匀速运动的足够长的水平传送带上轻轻放一个小木块，小木块受到的摩擦力对小木块做 功。,开始物体在摩擦力的作用下做匀加速运动，摩擦力对物体做正功。,达到速度v后，物体不受摩擦力，做匀速运动，不做功.,例4、AB两物体叠放在光滑水平面上，A物体在力F作用下在B物体上相对滑动，则f1对A做功，f2对B做功。,W1= - f1 S1,

12、W2= f2 S2,W1 + W2= f(S2 - S1 )= - f S,负,正,一对滑动摩擦力做功的代数和为负值,摩擦生热Q=fS相对,例5、AB两物体叠放在光滑水平面上，A物体用线系在墙上，B 物体在力 F作用下向右运动，则f1对A做功，f2对B做功为。,0,负,这一对滑动摩擦力做功的代数和还是为负值,不论静摩擦力还是滑动摩擦力都可以做正功、都可以做负功、都可以不做功。,小结：,一对静摩擦力要么同时不做功；要么一个做正功、则另一个必做负功；或者一个做负功、则另一个必做正功，其做功的代数和一定为零。,摩擦力做功特点：,一对滑动摩擦力要么同时做负功，要么一个做正功、另一个必做负功；若一个做负

13、功、另一个可以做负功、正功或不做功，其做功的代数和一定为负。,3、弹力做功的问题：,弹力对物体可以不做功，可以做正功，还可以做负功,弹簧的弹力做功改变弹簧的弹性势能。,4、作用力和反作用力做功分析,一对作用力和反作用力可以同时做正功、同时做负功或同时不做功，也可以一个做正功、另一个做负功或不做功，还可以一个做负功、另一个做正功或不做功，其做功的代数和可以为正、为负，还可以为零。,练习. 1、 下列说法正确的是： （ ） (A)一对摩擦力做的总功，有可能是一负值，有可能零； (B)物体在合外力作用下做变速运动，动能一定变化； (C)当作用力作正功时，反作用力一定做负功； (D)当作用力不作功时，

14、反作用力一定也不作功； (E)合外力对物体做功等于零，物体一定是处于平衡状态.,A,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,A C,3、如图所示，把系在轻绳上的A、B两小球由图示位置同时由静止释放(绳开始时拉直)，则在两小球向左下摆动时，下列说法正确的是 ( ),A.绳OA对A球做正功 B.绳AB对B球不做功 C.绳AB对A球做负功 D.绳AB对B球做正功,C

15、D,若把题中轻绳换成轻杆呢？,4、如图，滑块a、b的质量均为m，a套在固定直杆上，与光滑水平地面相距h，b放在地面上，a、b通过铰链用刚性轻杆连接。不计摩擦，a、b可视为质点，重力加速度大小为g。则( ) A. a落地前，轻杆对b一直做正功 B. a落地时速度大小为 C. a下落过程中，其加速度大小始终不大于g D. a落地前，当a的机械能最小时，b对地面的压力大小为mg,BD,1定义：功跟完成这些功所用 的比值,2物理意义：功率表示做功的 ，功率大则做功 ，功率小则做功 ,3计算式 (1)P ，P为时间t内的 ,时间,快慢,快,慢,平均功率,(2)PFvcos,二、功率,4额定功率： 机械在

16、正常条件下可以 工作的 功率一般在机械的铭牌上标明（机械的最大输出功率）,5实际功率：机械 工作时输出的功率要求小于等于额定功率,长时间,最大,实际,注意：发动机的功率是指发动机的牵引力的功率，而不是机车所受合力的功率 P=Fv F为机车牵引力,三、机车两种启动方式的比较 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分析如下：,1、汽车以恒定的加速度启动的过程分析:,2、汽车以恒定功率启动的过程分析:,画出P-t图和v-t图,特别提醒：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,例1、一

17、汽车额定功率为100 kW，质量为1.0104 kg，设阻力恒为车重的0.1倍，g取10 m/s2. (1)若汽车保持恒定功率运动，求运动的最大速度； (2)若汽车以0.5 m/s2的加速度匀加速运动，求其匀加速运动的最长时间,(1)10 m/s,(2)13.3 s,练习、汽车发动机的功率为60 kW，汽车的质量为4 t，当它行驶在坡度为0.02(sin0.02)的长直公路上时，如图所示，所受摩擦阻力为车重的0.1倍(g10 m/s2)，求： (1)汽车所能达到的最大速度vm. (2)若汽车从静止开始以0.6 m/s2的加速度做匀加速直线运动，则此过程能维持多长时间？,(1)12.5 m/s,(2)13.9 s,例2一根质量为M的直木棒，悬挂在O点，有一只质量为m的猴子抓着木棒，如图甲所示剪断悬挂木棒的细绳，木棒开始下落，同时猴子开始沿木棒向上爬设在一段时间内木棒沿竖直方向下落，猴子对地的高度保持不变，忽略空气阻力，则图乙所示的四个图象中能正确反映在这段时间内猴子做 功的功率随时间变化的关系是(),图乙,图甲,答案：B,例3、我国科学家正在研制航母舰载机使用的电磁弹射器.舰载机总质量为3104kg,设起飞过程中发动机的推力恒为1.01