高考物理一轮总复习 专题5 机械能 第1讲 功、功率课件.ppt

第1讲功 功率 一 功1 做功的两个必要条件 和物体在力的方向上发生的 2 公式 w 适用于 做功 其中 为f l方向间夹角 l为物体对地的位移 考点o讲堂梳理自查 力 位移 flcos 恒力 3 功的正负判断 二 功率1 定义 功与完成这些功所用时间的 2 物理意义 描述力对物体做功的 3 公式 1 定义式 p p为时间t内的 2 推论式 p f与v的夹角为 4 额定功率 机械正常工作时输出的最大功率 5 实际功率 机械实际工作时输出的功率 要求 额定功率 比值 快慢 平均功率 fvcos 小于或等于 6 p fv中三个物理量间的关系及公式的应用 1 对力做功正负的考查 2017年河北衡水月考 如图所示 电梯与水平地面成 角 一人站在电梯上 电梯从静止开始匀加速上升 到达一定速度后再匀速上升 若以fn表示水平梯板对人的支持力 g为人受到的重力 ff为电梯对人的静摩擦力 则下列结论正确的是 a 加速过程中ff 0 ff fn g都做功b 加速过程中ff 0 fn不做功c 加速过程中ff 0 fn g都做功d 匀速过程中ff 0 fn g都不做功 答案 a 解析 加速过程中 水平方向的加速度由摩擦力ff提供 所以ff 0 ff fn做正功 g做负功 选项a正确 b c错误 匀速过程中 水平方向不受静摩擦力作用 ff 0 fn做正功 g做负功 选项d错误 2 对某个力做功的考查 2017届河北唐山摸底 质量为m的物体静止在粗糙的水平地面上 现用一水平拉力使物体从静止开始运动 其运动的v t图象如图所示 下列关于物体运动过程 分析正确的是 答案 a 解析 由运动的v t图象可知 0 t1时间内物体运动的加速度越来越小 水平拉力越来越小 所以0 t1内拉力逐渐减小 选项a正确 由于拉力与运动方向相同 所以0 t1内拉力对物体做正功 选项b错误 由p fv可知 在t1 t2时间内拉力等于摩擦力 速度不为零 所以拉力的功率大于零 选项c错误 由于在t1 t2时间内物体速度不变 合外力做功为零 选项d错误 3 对功率理解的考查 2017年江西宜丰检测 如图所示 相同的乒乓球1 2恰好在等高处水平越过球网 不计乒乓球的旋转和空气阻力 乒乓球自最高点到落台的过程中 正确的是 a 过网时球1的速度小于球2的速度b 球1的飞行时间大于球2的飞行时间c 球1的速度变化率小于球2的速度变化率d 落台时 球1的重力功率等于球2的重力功率 答案 d 1 从功的计算公式上看功的概念w flcos 若f与cos 结合则是位移方向上的力乘以位移 将l与cos 结合则是力乘以力的方向上的位移 两种理解均包含了合成与分解中的等效观点 2 对于直线运动和曲线运动 通过力和位移的方向的夹角 判断功的正负 1 0 90 力对物体做正功 2 90 力对物体不做功 3 90 180 力对物体做负功 考点1功的理解和计算 温馨提示 功的正负表示力对物体做功的性质 即正功表示动力对物体做功 负功表示阻力对物体做功 而力和速度的正负均表示方向 所以功的正负的意义与力 速度等矢量的意义有着本质的区别 3 合力做功的计算 1 w总 f合lcos 是f合与位移l的夹角 2 w总 w1 w2 w3 为各个分力功的代数和 3 根据动能定理由物体动能变化量求解 w总 ek 4 摩擦力做功 1 静摩擦力做功的特点 静摩擦力可以做正功或负功 也可以不做功 静摩擦力做功中 只有机械能的相互转移 无内能的转化 相互摩擦的系统内 一对静摩擦力所做功的代数和总为零 2 滑动摩擦力做功的特点 滑动摩擦力可以对物体做正功或负功 也可以不做功 一对滑动摩擦力做功中 相互摩擦的物体之间机械能发生转移 机械能转化为内能 大小等于滑动摩擦力与相对位移的乘积 例1 多选 分析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 物块a从斜面顶端由静止开始下滑过程 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 3 小车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 小球下摆过程 则 a 物块a下滑过程中斜面对物块不做功b 万有引力做对卫星做正功c 绳的拉力对小车做做正功d 小球下摆过程绳的拉力对小球做负功思路剖析 1 物块a下滑过程中支持力与位移的夹角等于90 吗 为什么 2 卫星受到的万有引力与速度方向的夹角小于90 吗 为什么 3 小球下摆过程小车的动能如何变说明了什么 答案 cd 解析 物块a下滑过程中 因为支持力fn与位移之间的夹角大于90 所以支持力对物块做负功 选项a错误 因为卫星由a点运动到b点的过程中 万有引力的方向和速度的方向的夹角大于90 所以万有引力对卫星做负功 选项b错误 小球下摆过程中 绳的拉力使车的动能增加了 所以拉力对小车做正功 又因为m和m构成的系统的机械能是守恒的 m的机械能增加则m的机械能必减少 所以绳的拉力一定对球m做负功 选项c d正确 练1 2017届青海名校检测 如图所示 力f大小相等 物体沿水平面运动的位移s也相同 下列哪种情况f做功最少 答案 d 解析 根据恒力做功的表达式w fscos 为f与s的夹角 进行判断即可 a项中 拉力做功为w fs b选项中 拉力做功为w fscos30 c选项中 拉力做功为w fscos30 d项中 拉力做功为w fscos60 故d图中拉力f做功最小 d项正确 1 在求力做功时 首先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 3 计算几个力同时对物体做功时 画出正确的受力图是解题的关键 计算结果中功的正负符号要保留 因为它具有特定的物理意义 若只求做功的多少就取绝对值 考点2功率的理解 例2 多选 质量为m的物体静止在光滑水平面上 从t 0时刻开始受到水平力的作用 力的大小f与时间t的关系如图所示 力的方向保持不变 则 思路剖析 1 求瞬时功率时 先明确所用公式 再确定该时刻的力和速度 2 求平均功率时 先明确所用公式及研究的过程 再确定功和时间 答案 bd 练2 2017届河北邯郸月考 在高处的同一点将三个质量相同的小球以大小相等的初速度分别竖直上抛 平抛和竖直下抛 则 a 从抛出到落地过程中 重力对它们做功相同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 重力的瞬时功率相同d 三个小球落地时的速度相同 答案 a 计算功率的基本思路1 首先要明确所求功率是平均功率还是瞬时功率 对应于某一过程 或某一时间 的功率为平均功率 对应于某一状态 或某一时刻 的功率为瞬时功率 2 求瞬时功率时 如果f与v不同向 可用力f乘沿f方向的分速度 或速度v乘沿速度v方向的分力求解 1 两种启动方式的比较 考点3机车的两种启动方式 例3某汽车发动机的额定功率为60kw 汽车质量为5t 汽车在运动中所受阻力的大小恒为车重的0 1倍 g取10m s2 1 若汽车以额定功率启动 则汽车所能达到的最大速度是多少 当汽车速度达到5m s时 其加速度是多少 2 若汽车以恒定加速度0 5m s2启动 则其匀加速过程能维持多长时间 思路剖析 1 达到最大速度时 汽车处于什么状态 2 v 5m s时 牵引力多大 3 以加速度0 5m s2启动时 牵引力多大 此阶段能达到的最大速度为多少 答案 1 12m s1 4m s2 2 16s 分析机车启动问题时的注意事项1 在用公式p fv计算机车的功率时 f是指机车的牵引力而不是机车所受到的合力 2 恒定功率下的加速一定不是匀加速 这种加速过程发动机做的功可用w pt计算 不能用w fs计算 因为f是变力 3 以恒定牵引力加速时的功率一定不恒定 这种加速过程发动机做的功常用w fs计算 不能用w pt计算 因为功率p是变化的 热点题组一功1 2017年济南模拟 a b两物体的质量之比ma mb 2 1 它们以相同的初速度v0在水平面上做匀减速直线运动 直到停止 其速度 时间图象如图所示 那么 a b两物体所受摩擦阻力之比fa fb与a b两物体克服摩擦阻力做的功之比wa wb分别为 a 2 1 4 1b 4 1 2 1c 1 4 1 2d 1 2 1 4 模拟精选 组合专练 答案 b 解析 由v t图象可知aa ab 2 1 又由f ma ma mb 2 1 可得fa fb 4 1 又由图象中面积关系可知a b位移之比xa xb 1 2 由做功公式w fx 可得wa wb 2 1 故选b 答案 abd 热点题组二功率3 2017年枣阳月考 如图所示 细线的一端固定于o点 另一端系一小球 在水平拉力作用下 小球以恒定速率在竖直平面内由a点运动到b点 在此过程中拉力的瞬时功率变化情况是 a 逐渐增大b 逐渐减小c 先增大 后减小d 先减小 后增大 答案 a 解析 解法一 数学解析法 因小球速率不变 所以小球以o点为圆心做匀速圆周运动 受力如图所示 设绳与竖直方向的夹角为 则在切线方向上应有mgsin fcos 拉力f的瞬时功率p fvcos mgvsin 做小球从a运动到b的过程中 拉力的瞬时功率随 的增大而增大 a项正确 解法二 转化法求解 因小球的动能始终不变 故拉力f的瞬时功率就等于克服重力做功的瞬时功率 即p pg mgv cos 90 mgvsin 小球从a运动到b的过程中 拉力的瞬时功率随 的增大而增大 a项正确 4 多选 2017年长沙模拟 一质量为1kg的质点静止于光滑水平面上 从t 0时起 第1s内受到2n的水平外力作用 第2s内受到同方向的1n的外力作用 下列判断正确的是 热点题组三机车启动的两种方式5 2017年平顶山调研 如图所示为某中学科技小组制作的利用太阳能驱动小