南方新高考2019物理（广东）一轮课件：5.1功和功率

1、专题五 机械能,关于功和功率的考查，多以选择题形式出现,一、功,位移,Fscos ,大小,方向,阻力,1做功的必要条件： 力和物体在力的方向上发生_ 2公式：W_.适用于恒力做功其中为 F、 s 方向间的夹角，s 为物体对地的位移 3功的正负：功是标量，只有_，没有_， 但有正负正功表示力对物体做动力功，负功表示力对物体做 _功(往往说成是物体克服这个力做功),第1 讲,功和功率,二、功率,做功的快慢,1概念：功跟完成这些功所用时间的比值 2功率的物理意义：描述物体_,3公式：,Fvcos ,平均功率,瞬时功率,W t,(1)P_，P 为时间 t 内的平均功率 (2)P_，为 F 与 v 的夹

2、角 若 v 为平均速度，则 P 为_ 若 v 为瞬时速度，则 P 为_,4额定功率与实际功率：,(1)额定功率：长时间正常工作而不损坏机械的最大输出功,率,(2)实际功率：机械实际工作时的输出功率，实际功率应该,小于或等于额定功率,【自我检测】 1(双选，广东仲元中学等2014 届联考)在相同高处的一 点将三个质量相同的小球以大小相等的初速度 v0 分别竖直上 抛、平抛和竖直下抛，不计空气阻力，则下列说法正确的是,(,) A从抛出到落地过程中，重力对它们做功不相同 B从抛出到落地过程中，重力对它们的平均功率相同 C三个小球落地时，平抛小球的重力瞬时功率最小 D三个小球落地时的速度大小相同 答案

3、：CD,考点1,判断功的正负,重点归纳 1根据力和位移方向之间的夹角判断：此法常用于恒力做 功的判断.,2.根据力和瞬时速度方向的夹角判断：此法常用于判断质 点做曲线运动时变力做的功，夹角为锐角时做正功，夹角为钝 角时做负功，夹角为直角时不做功,3根据能量变化来判断：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系统的机械能增加，说明力 对系统做正功，系统的机械能减少，说明力对系统做负功，此 法常用于判断相关联的两个物体之间相互作用力做的功,典例剖析 例 1：(双选)如图 5-1-1 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,带对物体的做

4、功情况可能是(,),图 5-1-1,A始终不做功 B始终做正功 C始终做负功 D先做负功后不做功 思维点拨：首先根据物体和传送带的速度关系确定摩擦力 的方向，再根据摩擦力和速度方向的关系判断做功情况,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v1v2 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v1v2 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 当v1v2 时，物体相对传送带向左运动，物体受到的

5、滑 动摩擦力方向向右，则物体先做匀加速运动直到速度达到v1， 再做匀速运动，故传送带对物体先做正功后不做功，B、C 错误,答案：AD,【触类旁通】 1人造地球卫星在椭圆轨道上运行，在由图 5-1-2 中的 a,点运动到 b 点的过程中(,),图 5-1-2,A万有引力对卫星做正功 B万有引力对卫星做负功 C万有引力对卫星先做正功， 再做负功 D万有引力对卫星一直不做功 答案：B,考点2,几种求功的方法,重点归纳 1恒力及合力做功的计算： (1)恒力的功：直接用 WFscos 计算 (2)合外力的功： 先求合外力 F合，再应用公式 W合F合 scos 求功，其中 为合力 F合与位移 s 的夹角一

6、般适用于整个过程中合力恒定 不变的情况,分别求出每个力所做的功 W1、W2、W3，再应用公式 W合W1W2W3求合外力所做的功一般适用于在整个 过程中，某些力分阶段作用的情况 利用动能定理或功能关系求解 2变力做功的计算：,(1)应用动能定理WEk 或功能关系WE，用能量的增,量等效代换变力所做的功,(2)当变力的功率 P 一定时，可用 WPt 求功，如机车恒功,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， 力所做的功等于力和路程(不是位移)的乘积如滑动摩擦力做 功、空气阻力做功等 当力的方向不变，大小随位移做线性变化时，可先求出,功如弹簧弹力做

7、功,(4)作出变力 F 随位移 l 变化的图象，图象与位移轴所围的 “面积”即为变力做的功图 5-1-3 中甲图表示恒力 F 做的功 W，乙图表示变力 F 做的功 W，丙图中横轴上方的面积表示正 功，横轴下方的面积表示负功，其总功等于正、负功的代数和,图 5-1-3,典例剖析 例2：如图 5-1-4 所示，一质量为 m2.0 kg 的物体从半 径为 R5.0 m 的圆弧轨道的 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 大小始终为 15 N， 方向始终与物体在该点的切线方向成 37角圆弧所对应的圆心 角为 45，BO 边在竖直方向求在这一过程中(取 g1

8、0 m/s2)：,(1)拉力 F 做的功,图 5-1-4,(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,思维点拨：根据各个力的特点(是恒力还是变力)，选择相,应的计算功的方法,(2)重力G 做的功WGmgR(1cos 45)29.3 J.,(3)物体所受的支持力FN 始终与物体的运动方向垂直，所以,WF 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 WFWGWf0,所以 WfWFWG47.1 J29.3 J17.8 J.,备考策略：在求解力做功的问题时，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

9、力做的功，看能否转 化为求恒力做功的问题，不能转化的变力做功问题借助动能定 理和能量守恒定律来求解,N,【触类旁通】 2(广东湛江一中2014 届检测)如图 K5-1-5 所示，一个物 块在与水平方向成角的恒力F作用下，沿水平面向右运动一段,),距离 s，在此过程中，恒力 F 对物块所做的功为( 图 K5-1-5,A.,Fs sin ,B.,Fs cos ,CFssin ,DFscos ,答案：D,机车启动问题,考点3 重点归纳,（续表）,（续表）,典例剖析,例3：一汽车的额定功率 P06104 W，质量 m5 103 kg，在平直路面上行驶时阻力是车重的0.1倍若汽车从静止 开始以加速度 a

10、0.5 m/s2 做匀加速直线运动，(取 g10 N/kg) 求：,(1)汽车保持加速度不变的时间,(2)汽车实际功率随时间变化的关系 (3)此后汽车运动所能达到的最大速度,思维点拨：汽车开始做匀加速运动，牵引力F 和阻力f 恒 定，随着速度增加，它的实际功率逐渐增大，直到实际功率等 于额定功率为止；此后汽车保持功率不变，速度增大，牵引力 减小，做加速度逐渐减小的加速运动，直到牵引力F 等于阻力 f 为止 答题规范：(1)设汽车做匀加速直线运动时的牵引力为F， 阻力为 f，匀加速过程中的最大速度为vt，有 Ffma、fkmg、P0Fvt,备考策略：(1)解决机车启动问题，首先要弄清是哪种启动

11、方式，然后采用分段处理法在匀加速阶段常用牛顿第二定律 和运动学公式结合分析，在非匀加速阶段，一般用动能定理求,解(2)在机车的功率PFv 中，F 是指机车的牵引力，而不是,车所受的合力,【触类旁通】 3(双选，梅州东山中学2014 届期中)机车以额定功率 90 kW 启动，假设所受的阻力恒定为 9000 N，此过程中，下列说,法正确的是(,),A机车的最大速度为 10 m/s B机车的最大速度为 100 m/s C此过程机车加速度不变 D此过程机车先加速后匀速 答案：AD,方法,关于摩擦力做功和相互作用力做功,1摩擦力做功的特点：摩擦力可以做正功也可以做负功， 还可以不做功 (1)静摩擦力做功

12、举例： 当物体在倾斜传送带上随传送带一起向上运动时，静摩擦 力做正功 若随传送带向下运动则静摩擦力做负功 在粗糙的水平圆盘上的物体随圆盘做匀速圆周运动时，静 摩擦力提供向心力，不做功,(2)滑动摩擦力做功举例：,如图 5-1-6 所示，当将物体轻轻放在运动的传送带上时，,滑动摩擦力做正功,当传送带不动，物体冲上传送带时，滑动摩擦力做负功 当物体在地面上滑动，地面受到的滑动摩擦力不做功,图 5-1-6,2作用力与反作用力做功：,(1)作用力与反作用力的特点：大小相等、方向相反，但作,用在不同物体上,(2)运动特点：在作用力和反作用力的作用下，物体可能向 相反方向运动，也可能向同一方向运动，也可能

13、一个运动而另 一个静止，还可能两个物体都静止,(3)由 WFscos 可判断，作用力与反作用力做的功没有必,然关系，即不一定一正一负、不一定绝对值相等,例4：关于摩擦力做功，下列说法正确的是(,),A滑动摩擦力总是做负功 B滑动摩擦力一定做功 C静摩擦力对物体一定不做功 D静摩擦力对物体可以做正功，也可以做负功 审题突破：摩擦力可能是动力，也可能是阻力，还可能摩 擦力方向与运动方向相垂直,解析：摩擦力是阻碍物体的相对运动或相对运动趋势，而 不是阻碍物体运动摩擦力可能是动力，也可能是阻力，还可 能摩擦力方向与运动方向相垂直，所以摩擦力做功各种可能情 况都有，要判断力做功的正负和做功与否，要看力与

14、位移的夹 角,答案：D,题外拓展：对于摩擦力的考查，还可以从一对摩擦力做功 开始考查，如一对滑动摩擦力做的总功等于摩擦产生的热量， 一对静摩擦力做的总功为零,【触类旁通】,4如图 5-1-7 所示，水平地面上固定一长度为 L 的木板,用力 F 拉木块使木块沿木板上表面向右运动：,(1)分析摩擦力做功的情况,(2)若木板没有固定，试分析摩擦力的做功情况,图 5-1-7,解：(1)该运动过程中，木板虽然受到木块对它施加的向右 的滑动摩擦力作用，但木板并没有移动，位移为零，即滑动摩 擦力对木板不做功；对小木块来说，所受滑动摩擦力向左，而 位移向右，滑动摩擦力是阻力，对木块做负功,(2)若木板没有固定

15、，在小木块向右运动时，木板随着小木 块一起向右运动，但两者之间发生相对滑动木板受到滑动摩 擦力向右，位移方向向右，滑动摩擦力是动力，对木板做正功； 对木块来说，所受滑动摩擦力向右，位移方向向右，滑动摩擦 力是阻力，对木块做负功,易错点,对力做功的理解,例5：如图 5-1-8 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，下列判断正确的是(,),图 5-1-8,AFN 和 Ff 对物块都不做功,BFN 对物块做功为

16、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,正解分析：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FN 做正功，但摩擦力Ff 方向始终与物块的速度方向垂直， 所以摩擦力不做功由动能定理得WF mgh0，故支持力 FN 做功为2 J正确答案为B.,答案：B,N,指点迷津：求解功的问题一般来说有三条思路一是从定 义出发，利用WFscos 求解；二是利用功能关系求解，如本 题用动能定理求FN 做的功；三是利用WPt 求解,【触类旁通】 5(双选)如图 5-1-9 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 的物体(可视为质点)放在木板 上最左端，现用一水平恒力 F 作用在物体上，使物体由静止开 始做匀加速直线运动