天之骄子高考物理一轮总复习 第5章 机械能 第1节 功、功率课件 新人教版.ppt

2017高三一轮总复习 物理 必修二 第五章机械能 第一节功功率 栏目导航 基础知识整合 热门考点研析 考题随堂演练 物理模型构建 基础知识整合 多选 下列说法中正确的是 a 相互摩擦的物体系统中摩擦力做功的代数和不一定为零b 一质点受两个力作用且处于平衡状态 静止或匀速 这两个力在同一段时间内做的功或者都为零 或者大小相等符号相反c 在同样的时间内 作用力和反作用力的功大小不一定相等 但正负号一定相反d 在同样的时间内 作用力和反作用力的功大小不一定相等 正负号也不一定相反 思路引导 1 一对平衡力和一对相互作用力的区别是什么 2 回忆功的计算公式和功的正负的判断方法 解析 本题考查了摩擦力做功 一对平衡力做功以及作用力和反作用力做功的特点 恒力做功等于力乘以在力的方向上的位移 一对静摩擦力作用的系统 组成系统的甲 乙物体间没有相对滑动 位移相等 根据功的定义可知 静摩擦力对物体甲做正功 对物体乙做负功 做功的代数和为零 一对滑动摩擦力作用的系统 组成系统的甲 乙物体间存在相对滑动 位移不等 滑动摩擦力对物体甲做正功 对物体乙做负功 做功的代数和不为零 a选项正确 一对平衡力具有大小相等 方向相反 作用在同一物体上的特性 故一对平衡力对物体要么不做功 要么一个做正功 另一个做负功 做功的代数和为零 b选项正确 如上所述 一对静摩擦力或滑动摩擦力是一对相互作用力 相互作用力作用在不同的物体上 他们的运动方式可能并不相同 如果一个物体移动 而另一个物体不移动的话 一个做功 另一个就不做功 所以在同样的时间内 作用力和反作用力的功大小不一定相等 正负号也不一定相反 c选项错误 d选项正确 功1 定义 物体受到力的作用 并在 上发生了一段位移 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发生的 3 公式 w 功的单位是焦耳 符号是j 本式适用于恒力做功 其中 为f l方向间夹角 l为物体对地的位移 知识点1 力的方向 位移 flcos 4 变力做功 2 图象法 力f与位移l围成图象的面积 表示力做的功 3 功率法 机车恒定功率行驶 牵引力做功可表示为w 4 转换法 变换研究对象 化变力做功为恒力做功 5 功能法 利用动能定理求解变力做功 力随位移线性变化 pt 5 合力做功的求法 1 先求出合力 再求合力的功 w合 2 求出各个力做的功 再求代数和 w合 3 利用动能定理求合力的功 w合 f合lcos w1 w2 w3 ek 功率2 瞬时功率 p 3 额定功率 机械正常工作时输出的最大功率 机械在额定功率下工作 f和v是相互制约的 4 实际功率 机械实际工作时的输出功率 p实 fv 式中的力f和速度v都是同一时刻的 实际功率应 知识点2 fvcos 瞬时值 小于或等于额定功率 特别提醒1 做功具有独立性 与运动状态无关 与其他力的存在与否无关 比如物体在力f作用下沿力的方向移动位移l 无论该物体是加速运动 减速运动还是匀速运动 地面是否光滑 受不受摩擦力作用 力f做功均为w fl 2 瞬时功率关系式 p fv 从关系式可以看出 汽车 火车等交通工具 当发动机的功率p一定时 牵引力f与速度v成反比 要增大牵引力f就要减小速度v 热门考点研析 1 正功与负功的判断 功的正 负的判断 考点1 2 恒力和变力做功正负的区别 1 恒力做功时 正功与负功的判断看力与位移的夹角 2 变力做功时 正功与负功的判断看力与速度的夹角 3 从能的转化角度来进行判断判断相互联系的两个物体之间的相互作用力做功情况时 可以从能的转化角度判断 多选 2016届延安模拟 轻杆的一端通过光滑的铰链固定在地面上的a点 另一端固定一个质量为m的小球 最初杆处于水平地面上 当杆在外力的作用下由水平位置缓慢转到竖直位置的过程中 下列关于小球说法正确的是 例1 a 所受弹力的方向一定沿杆b 所受弹力一直减小c 所受合力不变d 所受弹力始终做正功 思路引导 1 杆缓慢转动 小球处于何种状态 2 弹力是恒力吗 变力做功的正负如何判断 解析 杆缓慢转动 小球始终处于平衡状态 重力和杆对小球的弹力等大反向 弹力方向竖直向上 a b选项错误 合力始终为零 c选项正确 杆对球的弹力是变力 变力做功正负的判断看力与速度的夹角 小球由水平方向运动到竖直方向的过程中 力与速度的夹角为锐角 弹力始终做正功 d选项正确 答案 cd 总结提升 功是标量 但有正 负 正功表示该力对物体的运动起到促进作用 负功表示该力对物体的运动起到阻碍作用 在进行功的大小比较时 负号不参与比较 有人说在车厢内推车是没用的 如图所示 在沿水平地面运动的汽车车厢中 人用力推车 人与车厢始终保持静止 则当车在倒车时刹车的过程中 a 人对车做正功b 人对车做负功c 人对车不做功d 车对人的作用力方向水平向右 针对训练1 解析 车在倒车时刹车的过程中 速度方向水平向右 加速度方向水平向左 人与车厢相对静止 则人具有水平向左的加速度 根据牛顿第二定律可知 车厢对人的合力水平向左 d选项错误 由牛顿第三定律可知 人对车厢的合力水平向右 根据功的正负的判断方法可知 人对车厢做正功 a选项正确 b c选项错误 答案 a 计算功时 必须注意是恒力做功还是变力做功 对于恒力做功可以根据自身的特点直接套用公式 比如重力 电场力 分子力做功与路径无关 只与初 末位置有关 对于变力做功 一个重要的思路就是 化变力为恒力 功的计算 考点2 1 一类变力具有大小恒定 方向时刻改变的特点 比如空气阻力 滑动摩擦力等 小球竖直向上抛出 空气阻力大小恒定 无论上升还是下降过程 方向时刻与相对运动方向相反 这样求解小球运动过程中克服空气阻力做的功 可以用力乘以路程表示 同理沿斜面上滑的小物块 返回底端的过程中 克服摩擦力做功等于摩擦力乘以路程 这类力做功与位移无关 与路径有关 2 一类变力具有方向不变 大小随位移线性变化的特点 比如弹簧弹力等 求解此类力做功 如前面所述 可以用平均值法或是图象法 2015年四川高考 严重的雾霾天气 对国计民生已造成了严重的影响 汽车尾气是形成雾霾的首要污染源 铁腕治污 已成为国家的工作重点 地铁列车可实现零排放 大力发展地铁 可以大大减少燃油公交车的使用 减少汽车尾气排放 若一地铁列车从甲站由静止启动后做直线运动 先匀加速运动20s达最高速度72km h 再匀速运动80s 接着匀减速运动15s到达乙站停住 设列车在匀加速运动阶段牵引力为1 106n 匀速运动阶段牵引力的功率为6 103kw 忽略匀减速运动阶段牵引力所做的功 1 求甲站到乙站的距离 2 如果燃油公交车运行中做的功与该列车从甲站到乙站牵引力做的功相同 求公交车排放气态污染物的质量 燃油公交车每做1焦耳功排放气态污染物3 10 6克 思路引导 1 列车在甲 乙两站做匀加速 匀速和匀减速直线运动 如何根据运动学公式求解位移 2 如何求解牵引力做功 例2 2 列车匀加速阶段牵引力做功 w1 fx1 2 108j 匀速阶段牵引力做功 w2 pt2 4 8 108j 做功为w1 w2 6 8 108j 燃油公交车每做1焦耳功排放气态污染物3 10 9kg 解得排放污染物的质量为m 2 04kg 答案 1 1950m 2 2 04kg 总结提升 1 在求力做功时 首先区分是求恒力的功还是变力的功 是求某个力的功还是合外力的功 2 如果是求变力做功 要优先考虑应用动能定理或将变力的功转化为恒力的功进行求解 多选 2015年浙江高考 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3 0 104kg 设起飞过程中发动机的推力恒为1 0 105n 弹射器有效作用长度为100m 推力恒定 要求舰载机在水平弹射结束时速度大小达到80m s 弹射过程中舰载机所受总推力为弹射器和发动机推力之和 假设所受阻力为总推力的20 则 a 弹射器的推力大小为1 1 106nb 弹射器对舰载机所做的功为1 1 108jc 弹射器对舰载机做功的平均功率为8 8 107wd 舰载机在弹射过程中的加速度大小为32m s2 针对训练2 答案 abd 计算功率时 要明确所求的是瞬时功率还是平均功率 求瞬时功率要确定是哪一时刻或哪一位置 求平均功率时要确定是哪段时间内的平均功率 涉及到图象问题时 要注意图象的物理意义 根据图象求解加速度 确定力的变化规律 特别注意速度时间图象中的拐点 对应着力的突变点 功率的计算 考点3 物体放在水平地面上 在水平拉力的作用下 沿水平方向运动 在0 6s内其速度与时间关系的图象和拉力的功率与时间关系的图象如图所示 由图象可以求得物体的质量为多少 取g 10m s2 思路引导 1 0 2s内 物体做匀加速直线运动 如何根据速度 时间图象确定加速度 2 2s 6s内 物体做匀速直线运动 如何根据功率 时间图象求解拉力 例3 答案 1kg 总结提升 功率求解的注意点1 首先要明确所求功率是平均功率还是瞬时功率 对应于某一过程的功率为平均功率 对应于某一时刻的功率为瞬时功率 2 求功率大小时要注意f与v方向的夹角 对结果的影响 3 用p fvcos 求平均功率时 应容易求得 如求匀变速直线运动中某力的平均功率 2015年海南高考 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 a 4倍b 2倍答案 d 针对训练3 物理模型构建 机车启动模型机车启动问题在高考中出现的几率并不是太高 但是该知识比较综合 既涉及到了功率的计算 又考查功能关系求解变力做功 同时兼顾了匀变速运动规律以及牛顿运动定律等知识 1 处理此类问题的关键是明确两种启动的方式 1 恒定功率p启动 机车先做加速度减小的加速运动 后做匀速运动 速度图象如下 2 恒定加速度a启动 机车先做加速度恒定的匀加速运动 达到额定功率后 做加速度减小的加速运动 最后做匀速运动 速度图象如右 2 机车启动模型的注意点 1 机车达到额定功率后 做加速度减小的加速运动 牵引力是变力 计算牵引力做功问题时 不能利用力乘以位移 可以根据公式w pt求解 3 机车的功率就是牵引力的功率 公式p fv中的f是机车的牵引力 不是机车受到的合力 3 机车启动的变形题高考对本部分的考查形式灵活多变 同学们在学习知识时 不要死记公式和结论 一定要掌握解题思路和解题方法 1 比如把机车行驶的情景由水平面改为倾斜斜面 这样在求解机车行驶的最大速度时 会出现两种情况 2015年新课标卷 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 例4 思路引导 1 分析功率 时间图象 找出对应的速度随时间变化的关系 2 汽车功率变化的瞬间 速度可以突变吗 答案 a 有一辆新颖电动汽车 总质量为1000kg 行驶中 该车速度在14m s至20m s范围内可保持恒定功率20kw不变 一位同学坐在驾驶员旁观察车内里程表和速度表 记录了该车在位移120m至400m范围内做直线运动时的一组数据如下根据上面的数据回答下列问题 设汽车在上述范围内受到的阻力大小不变 1 估算该汽车受到的阻力为多大 2 在位移120m至320m过程中牵引力所做的功约为多大 3 在位移120m至320m过程中所花的时间是多少 4 位移为120m时的加速度为多大 针对训练4 答案 1 1000n 2 294875j 3 14 74s 4 0 379m s2 考题随堂演练 1 2016届天水市秦安县月考 如图 质量分别为m和m的两物块 均可视为质点 且m m 分别在同样大小的恒力作用下 沿水平面由静止开始做直线运动 两力与水平面的夹角相同 两物块经过的位移相同 设此过程中f1对m做的功为w1 f2对m做的功为w2 则 a 无论水平面光滑与否 都有w1 w2b 若水平面光滑 则w1 w2c 若水平面粗糙 则w1 w2d 若水平面粗糙 则w1 w2 解析 功是力与力的方向上位移的乘积 w fscos 题干中两种情况下 力的大小 方向和物体运动位移均相等 故无论水平面光滑与否 都有w1 w2 a选项正确 答案 a 2 2016届鄂豫晋冀陕五省第二次联考 如图甲所示 某女士第一次站立在台阶式自动扶梯上 扶梯将她送上楼 第二次如图乙所示 该女士乘相同自动扶梯的同时 她还相对于扶梯匀速向上走 两次到达同一高度 两次自动扶梯匀速运动的速度相同 下列关于两次自动扶梯的牵引力做功和功率的说法正确的是 a 两次牵引力做功相同 牵引力的功率第一次的较大b 牵引力做功第一次的较大 两次牵引力功率相同c 牵引力做功第一次的较大 功率也是第一次的大d 两次牵引力做功相同 功率也相同 解析 功等于力和力的方向上通过的距离的乘积 两种情况力的大小相同 但扶梯牵引力的移动距离不同 两次扶梯运客所做的功不同 第一次扶梯运动的距离长 牵引力做功多 功率等于力与力方向上速度的乘积 两种情况下均做匀速运动 力的大小相同 扶梯移动的速度也相同 牵引力的功率相同 b选项正确 答案 b 3 多选 2016届衡水中学调研 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 之后保持以额定功率运动 其v t图象如图所示 已知汽车的质量为m 2 103kg 汽车受到地面的阻力为车重的0 1倍 则以下说法正确的是 a