高考物理总复习第五章机械能及其守恒定律第14讲功和功率市赛课公开课一等奖省名师获奖课件

机械能及其守恒定律第五章第14讲功和功率1/55考纲要求考情分析命题趋势1.正负功判断Ⅰ2．功、功率计算Ⅱ·全国卷Ⅱ，19·全国卷Ⅱ，17·浙江卷，18·全国卷Ⅱ，16·全国卷Ⅱ，20本部分属于力学基础内容，在高考中常以选择题形式考查对功、功率(平均功率，瞬时功率)了解，能将变力功转化为恒力功，图象法求解.2/55栏目导航板块一板块二板块三板块四3/551．功(1)做功两个要素①作用在物体上________.②物体在力方向上发生__________.(2)公式：W＝Flcosα①α是力与__________方向之间夹角，l是物体对地位移．②该公式只适合用于__________做功．考点功和功率力

位移

位移

恒力

4/55正功负功克服不做功5/552．功率功时间某一时刻Fv

F与瞬时速度v共线最大6/551．判断正误(1)只要物体受力同时又发生了位移，则一定有力对物体做功．(

)(2)一个力对物体做了负功，则说明这个力一定妨碍物体运动．(

)(3)作用力做正功时，反作用力一定做负功．(

)(4)力一直垂直物体运动方向，则该力对物体不做功．(

)(5)摩擦力对物体一定做负功．(

)(6)由P＝Fv可知，发动机功率一定时，机车牵引力与运行速度大小成反比．(

)(7)汽车上坡时换成低挡位，其目标是减小速度得到较大牵引力．(

)7/552．(功计算)如图所表示，甲、乙、丙三个物体分别在大小相等、方向不一样力F作用下，向右移动相等位移x，关于F对甲、乙、丙做功大小W1、W2、W3判断正确(

)A．W1>W2>W3 B．W1＝W2>W3C．W1＝W2＝W3 D．W1<W2<W3C

8/551．恒力做功：直接用W＝Flcosα计算．不论物体做直线运动还是曲线运动，上式均适用．2．合外力做功法一：先求合外力F合，再用W合＝F合lcosα求功．适合用于F合为恒力过程．法二：先求各个力做功W1、W2、W3…，再应用W合＝W1＋W2＋W3＋…求合外力做功．一恒力做功计算

9/55计算功时应注意两个问题(1)计算恒力功公式W＝Flcosα中位移“l”意义①“l”应取作用点位移；②“l”取值普通以大地为参考系．(2)力独立性原理：求某个力做功仅与该力及物体沿该力方向位移相关，而与其它力是否存在、是否做功无关．10/55[例1](·湖北武汉模拟)一滑块在水平地面上沿直线滑行，t＝0时其速度为1m/s，从此刻开始在滑块运动方向上再施加一水平作用力F，力F和滑块速率v随时间改变规律分别如图甲和乙所表示，设在第1s内、第2s内、第3s内力F对滑块做功分别为W1、W2、W3，则以下关系正确是(

)A．W1＝W2＝W3 B．W1<W2<W3C．W1<W3<W2 D．W1＝W2<W3B

11/5512/55

二功率计算13/553．瞬时功率计算方法(1)利用公式P＝Fvcosα，其中v为t时刻瞬时速度．(2)P＝FvF，其中vF为物体速度v在力F方向上分速度．(3)P＝Fvv，其中Fv为物体受到外力F在速度v方向上分力．14/5515/55BD

16/5517/551．两种开启方式比较

三机车开启问题18/5519/5520/55分析机车开启时注意事项1．在用公式P＝Fv计算机车功率时，F是指机车牵引力而不是机车所受到协力．2．恒定功率下加速过程一定不是匀加速运动，这种加速过程发动机做功可用W＝Pt计算，不能用W＝Fl计算(因为F是变力)．3．以恒定牵引力加速运动时功率一定不恒定，这种加速运动过程发动机做功惯用W＝Fl计算，不能用W＝Pt计算(因为功率P是改变)．21/5522/5523/55答案：

(1)12m/s

1.4m/s2

(2)16s24/55

四变力做功求解方法25/55[例4]用锤子击打钉子，设木板对钉子阻力跟钉子进入木板深度成正比，每次击打钉子时锤子对钉子做功相同．已知第一次击打钉子后，钉子进入深度为1cm，则第二次击打时，钉子进入深度是多少？解析：设木板对钉子阻力为Ff＝kx，x为钉子进入木板深度，第一次击打后钉子进入木板深度为x1，第二次击打钉子后，钉子进入木板总深度为x2，则有26/55答案：

0.41cm27/552．F­x图象法在F­x图象中，图线与x轴所围“面积”代数和就表示力F在这段位移上所做功，且位于x轴上方“面积”为正，位于x轴下方“面积”为负，但此方法只适合用于便于求图线所围面积情况．28/55[例5]一物体所受力F随位移x改变图象如图所表示，求在这一过程中，力F对物体做功为多少？答案：

6J29/553．等效转换法若某一变力做功和某一恒力做功相等，即效果相同，则能够经过计算该恒力做功，求出该变力做功，从而使问题变得简单，也就是说经过关联点，将变力做功转化为恒力做功，这种方法称为等效转换法．30/55[例6]如图所表示，固定光滑竖直杆上套着一个滑块，用轻绳系着滑块绕过光滑定滑轮，以大小恒定拉力F拉绳，使滑块从A点起由静止开始上升．若从A点上升至B点和从B点上升至C点过程中拉力F做功分别为W1和W2，滑块在B、C两点动能分别为EkB和EkC，图中AB＝BC，则一定有(

)A．W1>W2

B．W1<W2C．W1＝W2

D．W1与W2大小关系无法确定A

31/5532/554．动能定理法动能定理既适合用于直线运动，也适合用于曲线运动，既适合用于求恒力做功也适合用于求变力做功．因使用动能定理可由动能改变来求功，所以动能定理是求变力做功首选．33/55C

34/5535/555．微元法当物体在变力作用下做曲线运动时，若力方向与物体运动切线方向之间夹角不变，可将曲线分成无限个小元段，每一小元段可认为恒力做功，总功即为各个小元段做功代数和．经过微元法不难得到，在往返运动中，摩擦力、空气阻力做功，其大小等于力和旅程乘积．36/55[例8]如图所表示，质量m＝2.0kg物体用长R＝5m绳拴着，绳另一端固定在水平桌面上，今用大小一直为10N水平力F拉着物体从A点运动到B点，F方向一直与绳夹角为127°，g取10m/s2，求：(1)拉力F做功；(2)克服摩擦力做功(已知物体与桌面动摩擦因数μ＝0.2)．37/55答案：

(1)42J

(2)21J38/55变力做功求解方法39/551．(·全国卷Ⅱ)一物体静止在粗糙水平地面上．现用一大小为F1水平拉力拉动物体，经过一段时间后其速度变为v.若将水平拉力大小改为F2，物体从静止开始经过一样时间后速度变为2v.对于上述两个过程，用WF1、WF2分别表示拉力F1、F2所做功，Wf1、Wf2分别表示前后两次克服摩擦力所做功，则(

)A．WF2>4WF1，Wf2>2Wf1 B．WF2>4WF1，Wf2＝2Wf1C．WF2<4WF1，Wf2＝2Wf1 D．WF2<4WF1，Wf2<2Wf1C

40/5541/552．如图所表示，细线一端固定于O点，另—端系一小球．在水平拉力F作用下，小球以恒定速率在竖直平面内由A点运动到B点．在此过程中拉力瞬时功率改变情况是(

)A．逐步增大B．逐步减小C．先增大，后减小D．先减小，后增大A

42/55解析：因小球速率不变，所以小球以O点为圆心做匀速圆周运动，受力如图所表示，所以在切线方向上应有，mgsinθ＝Fcosθ，得F＝mgtanθ.则拉力F瞬时功率P＝F·vcosθ＝mgv·sinθ.从A运动到B过程中，拉力瞬时功率随θ增大而增大，A项正确．43/553．(·海南卷)假设摩托艇受到阻力大小正比于它速率．假如摩托艇发动机输出功率变为原来2倍，则摩托艇最大速率变为原来(

)A．4倍 B．2倍C．倍 D．倍解析：设Ff＝kv，当阻力等于牵引力时，速度最大，输出功率改变前，有P＝Fv＝kv·v＝kv2，改变后有2P＝F′v′＝kv′·v′＝kv′2，联立解得v′＝v，D正确．D

44/55[例1](12分)一台起重机，要求它在t＝10s内将质量为m＝1000kg货物由静止竖直向上匀加速提升h＝10m，则起重机额定输出功率最少应为多大？[答题送检]····································来自阅卷名师汇报45/5546/55起重机额定输出功率不能小于它在提起货物时所需最大输出功率．在10s末货物速度最大，即vmax＝at＝0.2×10m/s＝2.0m/s.故所需最大输出功率为Pmax＝Fvmax＝1.0×104×2.0W＝2.0×104W所以起重机额定输出功率P额≥2.0×104W[答案]

2.0×104W47/5548/5549/55答案：

(1)2s

(2)3.6×104W50/552．(·浙江嘉兴调研)质量为400kg汽车沿直线从A点开始以额定功率匀速运动，抵达B点后关闭发动机滑行到C点停下，整个过程阻力恒定，BC段做匀变速运动位移x与速度v曲线关系如图所表示，已知A、C间距l＝400m，试求：(1