高考物理 第一节 功 功率基础知识梳理专项复习课件17.ppt

第一节功功率 课堂互动讲练 经典题型探究 知能优化演练 第一节功功率 基础知识梳理 基础知识梳理 一 功1 定义 物体受到力的作用 并在力的方向上发生一段 就说该力对物体做了功 2 两个必要条件做功的两个必要条件是力和物体在力的方向上的 两者缺一不可 功是过程量 即做功必定对应一个过程 位移 应明确是哪个力在哪一过程中的功 位移 位移 3 公式 w 适用于恒力做功 其中 为f s正方向之间的夹角 s是物体的对地位移 功是标量 但有正负之分 fscos 正 负 一对相互作用力所做的功是否一个做正功 另一个一定做负功 提示 不一定 如库仑力的功 思考感悟 比值 做功的快慢 平均功率 v为平均速度 则p为 v为瞬时速度 则p为 4 额定功率 机械 时输出的 功率 5 实际功率 机械 时输出的功率 要求小于等于额定功率 平均功率 瞬时功率 正常工作 最大 实际工作 课堂互动讲练 一 功的正负判断及求解1 如何判断功的正负 1 根据力和位移的方向的夹角判断 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的功 夹角是锐角力做正功 钝角力做负功 直角力不做功 3 从能量的转化角度来进行判断 若有能量转化 则应有力做功 此法常用于判断两个相联系的物体 2 几种求功的方法 1 恒力及合力做功的计算 恒力的功 直接用w fscos 计算 合外力的功a 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 一般适用于整个过程中合力恒定不变的情况 b 分别求出每个力的功w1 w2 w3 再应用w合 w1 w2 w3 求合外力的功 这种 方法一般适用于在整个过程中 某些力分阶段作用的情况 c 利用动能定理或功能关系求解 2 变力做功的计算 用动能定理w ek或功能关系w e 即用能量的增量等效代换变力所做的功 也可计算恒力功 当变力的功率p一定时 可用w pt求功 如机车恒功率启动时 将变力做功转化为恒力做功 名师点睛 1 功的公式可有两种理解 一是力 f 乘以物体在力的方向上发生的位移 scos 二是在位移s方向上的力 fcos 乘以位移s 2 功是标量 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 即时应用 即时突破 小试牛刀 1 如图5 1 1所示 物体在水平拉力f的作用下 沿粗糙的水平地面向右运动 图5 1 1 a 如果物体做加速运动 f一定对物体做正功b 如果物体做加速直线运动 f有可能对物体做负功c 如果物体做减速直线运动 f一定对物体做负功d 如果物体做匀速直线运动 f一定不对物体做功 解析 选a 如果物体做加速直线运动 f的方向一定与运动方向一致 做正功 a正确 b不正确 如果物体做减速直线运动 当f的方向与运动方向一致时 f做正功 当f的方向与运动方向相反时 f做负功 c不正确 当物体做匀速直线运动时 f的方向与运动方向相同 做正功 d不正确 二 机车启动的两种方式1 发动机的功率发动机铭牌上所标注的功率为这部机械的额定功率 它是提供人们对机械进行选择 配置的一个重要参数 它反映了机械的做功能力或机械所能承担的 任务 机械运行过程中的功率是实际功率 机械的实际功率可以小于其额定功率 称机械没吃饱 可以等于其额定功率 称满负荷运行 但是机械不能长时间处于超负荷运行 这样会损坏机械设备 缩短其使用寿命 由p fv可知 在功率一定的条件下 发动机产生的牵引力f跟运转速度v成反比 2 一个力的功率若一个力的方向与速度方向不相同 则这个力的功率的计算公式为p fvcos 是f与v方向的夹角 3 两种启动方式 名师点睛 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 即时应用 即时突破 小试牛刀 2 如图5 1 2所示 将质量为m的小球以初速度v0从a点水平抛出 正好垂直于斜面落在斜面上的b点 已知斜面的倾角为 则 图5 1 2 1 小球落到斜面上b点时重力做功的瞬时功率为多大 2 小球从a到b过程中重力做功的平均功率为多大 解析 1 将物体撞在斜面上时的速度进行正交分解如图所示 小球在竖直方向上的分速度为vy v0cot 所以 小球落到斜面上b点时重力做功的瞬时功率为 p mgvy mgv0cot 答案 见解析 经典题型探究 如图5 1 3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 g取10m s2 求这一过程中 图5 1 3 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n做的功 4 圆弧面对物体的摩擦力f做的功 思路点拨 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 如功的定义式w fscos 或动能定理 解析 1 将圆弧分成很多小段s1 s2 sn 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n始终与物体的运动方向垂直 所以wn 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 答案 1 62 8j 2 50j 3 0 4 12 8j 反思领悟 在遇到求功的问题时 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或能量守恒定律求解 如图5 1 4所示 一个质量为m的木块 放在倾角为 的斜面体上 当斜面体与木块保持相对静止沿水平方向向右匀速移动距离s的过程中 求 外力对物体做的总功 图5 1 4 思路点拨 外力对物体做的总功就是每一个力对物体做功的代数和 或合外力对物体所做的功 解析 法一 对木块进行受力分析 如图5 1 5所示 受重力mg 支持力f1 静摩擦力f2三个力作用 图5 1 5 由平衡条件可得 f1 mgcos f2 mgsin 重力mg垂直于位移s 则重力做的功wg mg s cos90 0则支持力f1与s的夹角为90 则支持力做的功wf1 mgcos s cos 90 mgssin cos 摩擦力f2与s的夹角为 则摩擦力做的功为wf2 mgsin s cos mgssin cos 合力对物体做的功为w合 wg wf1 wf2 0 mgssin cos mgssin cos 0法二 因物体匀速运动 所以物体所受的合外力为零 外力做的总功也等于零 答案 0 题后反思 总功的求法 1 总功等于合外力的功 2 总功等于各力做功的代数和 满分样板10分 2011年上海十四校高三联考 某探究性学习小组对一辆自制小遥控车的性能进行研究 他们让这辆小车在水平地面上由静止开始运动 并将小车运动的全过程记录下来 通过数据处理得到如图5 1 6所示的v t图像 已知小车在0 ts内做匀加速直线运动 t 10s内小车牵引力的功率保持不变 且7 10s为匀速直线运动 在10s末停止遥控让小车自由滑行 小车质量m 1kg 整个过程中小车受到的阻力f大小不变 求 图5 1 6 1 小车所受阻力f的大小 2 在t 10s内小车牵引力的功率p 思路点拨 小车所受阻力可通过自由滑行阶段的运动情况由牛顿运动定律求出 又由于阻力一直未变 且匀速阶段牵引力等于阻力 所以匀速阶段的功率直接等于阻力乘以此阶段的运动速度 解题样板规范步骤 该得的分一分不丢 1 在10s末撤去牵引力后 小车只在阻力f作用下做匀减速运动 由图像5 1 6可得减速时a 2m s2 2分 则f ma 2n 2分 2 小车的匀速运动阶段即7 10s内 设牵引力为f 则f f 1分 由图像可知vm 6m s 1分 p fvm