【优化方案】高考物理总复习 第5章第一节 功和功率课件 大纲

第一节功和功率第一节功和功率基础知识梳理课堂互动讲练经典题型探究知能优化演练基础知识梳理一、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α为F、s方向间夹角，s为物体对地的位移．位移Fscosα力恒力思考感悟一个力对物体做正功，另一个力做负功，这两个力的方向一定相反吗？提示：不一定，这两个力与v的夹角一个大于90°，一个小于90°，但这两个力的夹角不一定是180°.

3．功的正负判断夹角功的正负0°≤α<90°力对物体做____90°<α≤180°力对物体做____，或者说物体____这个力做了功α＝90°力对物体______正功负功克服不做功名师点拨：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．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)P＝，P为时间t内的____功率．(2)P＝Fvcosα(α为F与v的夹角)①v为平均速度，则P为____功率；②v为瞬时速度，则P为____功率．4．额定功率：机械________时输出的最大功率．5．实际功率：机械________时输出的功率，要求__________额定功率．比值快慢平均平均瞬时正常工作实际工作小于或等于课堂互动讲练一、判断功正、负的方法1．若物体做直线运动，依据力与位移的夹角来判断．此法常用于恒力做功的判断．2．若物体做曲线运动，依据F与v的方向夹角来判断．当0°≤α<90°，力对物体做正功；90°<α≤180°，力对物体做负功；α＝90°，力对物体不做功．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．图5－1－1举例：如图5－1－1所示，弧面体a放在光滑水平面上，弧面光滑，使物体b自弧面的顶端自由下滑，试判定a、b间弹力做功的情况．从能量转化的角度看，当b沿弧面由静止下滑时，a就由静止开始向右运动，即a的动能增大了，因此b对a的弹力做了正功．由于a和b组成的系统机械能守恒，a的机械能增加，b的机械能一定减少，因此a对b的支持力对b一定做了负功．特别提醒：判断力做功的正负问题，关键要明确哪个力做的功，应根据具体问题选择合适的方法．即时应用1.(2011年广州州测试试)如图5－1－2所示，，质量量为m的木块块放在在倾角角为α的斜面面上与与斜面面一起起水平平向左左匀速速运动动，木木块()图5－1－2A．对斜斜面的的压力力大小小为mgcosαB．所受受的支支持力力对木木块不不做功功C．所受受的摩摩擦力力对木木块做做负功功D．所受受的摩摩擦力力方向向可能能沿斜斜面向向下解析：选AC.木块受力力平衡，，受力情情况如图图所示．．木块水水平向左左运动，，则支持持力FN对木块做做正功，，摩擦力力Ff对木块做做负功，，重力mg不做功，，木块对对斜面的的压力F′N＝FN＝mgcosα，综上所所述，可可知选项项A、C对，B、D错．二、求功功的几种种方法1．恒力及及合力做做功的计计算(1)恒力的功功：直接接用W＝Fscosα计算．(2)合外力的的功①先求合合外力F合，再应用用公式W合＝F合scosα求功，其其中α为合力F合与位移的的夹角．．一般适适用于整整个过程程中合力力恒定不不变的情情况．②分别求求出每个个力的功功W1、W2、W3…，再应用用W合＝W1＋W2＋W3＋…求合外力力的功．．这种方方法一般般适用于于在整个个过程中中，某些些力分阶阶段作用用的情况况．③利用动动能定理理或功能能关系求求解．2．变力做做功的计计算(1)用动能定定理W＝ΔEk或功能关关系W＝ΔE，即用能能量的增增量等效效代换变变力所做做的功．．(也可计算算恒力功功)(2)当变力的的功率P一定时，，可用W＝Pt求功，如如机车恒恒功率启启动时．．(3)将变力做做功转化化为恒力力做功①当力的的大小不不变，而而方向始始终与运运动方向向相同或或相反时时，这类类力的功功等于力力和路程程(不是位移移)的乘积．．如滑动动摩擦力力做功、、空气阻阻力做功功等．(4)作出变力力F随位移s变化的图图象，图图象与位位移轴所所围的““面积””即为变变力做的的功．图图5－1－3中甲图表表示恒力力F做的功W，乙图表表示变力力F做的功W，丙图中中横轴上上方的面面积表示示正功，，横轴下下方的面面积表示示负功，，其总功功等于正正、负功功的代数数和．即时应用2．如图5－1－4所示，用用恒力F通过光滑滑的定滑滑轮把静静止在水水平面上上的物体体(大小可忽忽略)从位置A拉到位置置B，物体的的质量为为m，定滑轮轮离水平平地面的的高度为为h，物体在在位置A、B时细绳与与水平方方向的夹夹角分别别为θ1和θ2，求绳的的拉力对对物体做做的功．．图5－1－4三、机车车两种启启动方式式的比较较对机动车车等交通通工具，，在启动动的时候候，通常常有两种种启动方方式，即即以恒定定功率启启动和以以恒定加加速度启启动．现现比较如如下：两种方式以恒定功率启动以恒定加速度启动P－t图和v－t图两种方式以恒定功率启动以恒定加速度启动OA段过程分析运动性质加速度减小的加速直线运动匀加速直线运动，维持时间t0＝两种方式以恒定功率启动以恒定加速度启动AB段过程分析运动性质以vm匀速直线运动加速度减小的加速运动BC段无3.一汽车额额定功率率为100kW，质量为为1.0××104kg，设阻力力恒为车车重的0.1倍，g取10m/s2.(1)若汽车保保持恒定定功率运运动，求求运动的的最大速速度；(2)若汽车以以0.5m/s2的加速度度匀加速速运动，，求其匀匀加速运运动的最最长时间间．即时应用答案：(1)10m/s(2)13.4s经典题型探究如图5－1－5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：例1图5－1－5做功的分析与计算题型一(1)拉力F做的功．．(2)重力G做的功．．(3)圆弧面对对物体的的支持力力FN做的功．．(4)圆弧面对对物体的的摩擦力力Ff做的功．．【思路点拨拨】根据各个个力的特特点(是恒力还还是变力力)，选择相相应的计计算功的的方法，，如功的的定义式式W＝Fscosα或动能定定理．(2)重力G做的功WG＝－mgR(1－cos60°)＝－50J.(3)物体受的的支持力力FN始终与物体的的运动方向垂垂直，所以WFN＝0.(4)因物体在拉力力F作用下缓慢移移动，动能不不变，由动能能定理知：WF＋WG＋WFf＝0.所以WFf＝－WF－WG＝(－62.8＋50)J＝－12.8J.【答案】(1)62.8J(2)－50J(3)0(4)－12.8J【规律总结】在遇到求功的的问题时，一一定要注意分分析是求恒力力做的功还是是变力做的功功，如果是求求变力做的功功，看能否转转化为求恒力力做功的问题题，不能转化化的，还可以以借助动能定定理或能量守守恒定律求解解．变式训练1用铁锤把小铁铁钉钉入木板板，设木板对对钉子的阻力力与钉进木板板的深度成正正比，已知铁铁锤第一次将将钉子钉进d，如果铁锤第第二次敲钉子子时对钉子做做的功与第一一次相同，那那么，第二次次钉子进入木木板的深度是是()解析：选B.在将钉子钉入入木板的过程程中，随着深深度的增加，，阻力成正比比地增加，这这属于变力做做功问题，由由于力与深度度位移成正比比，可求出力力对位移的平平均值，将变变力转化为恒恒力来处理．．根据题意可得得(2009年高考辽宁、、宁夏卷)质量为m的物体静止在在光滑水平面面上，从t＝0时刻开始受到到水平力的作作用．力的大大小F与时间t的关系如图5－1－6所示，力的方方向保持不变变，则()例2功率的分析和计算题型二图5－1－6【思路点拨】(1)平均功率的计计算方法．(2)瞬时功率的计计算方法．P＝Fvcosθ，v是t时刻的瞬时速速度．【答案】BD【规律总结】对于功率问题题，首先要弄弄清楚是平均均功率还是瞬瞬时功率．在在利用P＝Fvcosα求解时可以变变化为P＝Fv分＝F分v，即力乘以沿沿力方向的分分速度，或沿沿速度方向的的分力乘以速速度．变式训练2一根质量为M的直木棒，悬悬挂在O点，有一只质质量为m的猴子抓着木木棒，如图5－1－7所示．剪断悬悬挂木棒的细细绳，木棒开开始下落，同同时猴子开始始沿木棒向上上爬．设在一一段时间内木木棒沿竖直方方向下落，猴猴子对地的高高度保持不变变，忽略空气气阻力，则图图5－1－8所示的四个图图象中能正确确反映在这段段时间内猴子子做功的功率率随时间变化化的关系是()图5－1－7图5－1－8解析：选B.猴子对地的的高度不变变，所以猴猴子受力平平衡．设猴猴子的质量量为m，木棒对猴猴子的作用用力为F，则有F＝mg；对木棒，，设木棒的的重力为Mg，则则木木棒棒所所受受合合力力为为F′＋Mg＝mg＋Mg，根根据据力力的的作作用用的的相相互互性性F＝F′，根根据据牛牛顿顿第第二二定定律律，，Mg＋mg＝Ma，可可见见a是恒恒量量，，t时刻刻木木棒棒速速度度vt＝at，猴猴子子做做功功的的功功率率P＝mgvt＝mgat，P与t为正正比比例例关关系系，，故故B正确确．．机车车启启动动问问题题的的计计算算例3(满分分样样板板12分)汽车车发发动动机机的的功功率率为为60kW，汽汽车车的的质质量量为为4t，当当它它行行驶驶在在坡坡度度为为0.02(sinα＝0.02)的长长直直公公路路上上时时，，如如图图5－1－9所示示，，所所受受摩摩擦擦阻阻力力为为车车重重的的0.1倍(g＝10m/s2)，求求：：题型型三三图5－1－9(1)汽车车所所能能达达到到的的最最大大速速度度vm.(2)若汽汽车车从从静静止止开开始始以以0.6m/s2的加加速速度度做做匀匀加加速速直直线线运运动动，，则则此此过过程程能能维维持持多多长长时时间间？？解题题样样板板(1)汽车车在在坡坡路路上上行行驶驶，，所所受受阻阻力力由由两两部部分分构构成成．．即Ff＝μmg＋mgsinα＝4000N＋800N＝4800N．(2分)又因因为为F＝Ff时，，P＝Ff·vm，所所以以(2分)(2)汽车车从从静静止止开开始始，，以以a＝0.6m/s2匀加加速速行行驶驶，，由F＝ma，有有F′－Ff＝ma.(2分)所以以F′＝ma＋Ff＝4××103×0.6N＋4800N＝7.2××103N．(1分)【答案案】(1)12.5m/s(2)13.9s【规律总总结】不管对对哪种种启动动方式式，机机动车车的功功率均均是指指牵引引力的的功率率，对对启动动过程程的分分析也也都是是用分分段分分析法法，并并