高考物理创新（基础课能力课实验课）版课件第五章机械能基础课1

[高考导航]考点内容要求高考命题实况高考战报201520162017功和功率ⅡT9：功能关系、能量守恒定律T14：动能定理的应用T11：验证机械能守恒定律T14：机械能守恒定律的应用T3：物体在斜面上运动的Ek－x图象T5：圆周运动中的功能关系T9：连接体中的功能问题T14(3)：叠加体中的功能关系3年8考难度较大保B冲A动能动能定理Ⅱ重力势能Ⅱ高频考点：①功、功率。②动能定理及应用。③机械能守恒定律、功能关系。④实验。创新区域：①利用物体多过程运动考查学生分析问题的能力，如涉及弹簧问题等。②实验的拓展与创新。弹性势能

Ⅰ机械能守恒定律及其应用Ⅱ能量守恒Ⅰ实验四：探究动能定理

实验五：验证机械能守恒定律

【说明】弹性势能的表达式不作要求。基础课1功和功率功1.定义：一个物体受到力的作用，如果在__________上发生了一段位移，就说这个力对物体做了功。2.做功的两个要素 (1)作用在物体上的___； (2)物体在力的方向上发生的_______。知识排查力的方向力位移3.公式：W＝__________(如图1所示)Flcosα图1(1)α是力与______方向之间的夹角，l为物体对地的位移。(2)该公式只适用于______做功。位移恒力4.功的正负 (1)当0°≤α＜90°时，W＞0，力对物体做______。 (2)当90°＜α≤180°时，W＜0，力对物体做_______，或者说物体______这个力做了功。 (3)当α＝90°时，W＝0，力对物体_________。正功负功不做功克服功率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_____________。3.公式 (1)P＝，P为时间t内的_________。 (2)P＝___________(α为F与v的夹角) ①v为平均速度，则P为___________。 ②v为瞬时速度，则P为___________。4.发动机功率：机车发动机的功率P＝____，F为______力，并非是机车所受的合力。比值做功的快慢平均功率Fvcosα平均功率瞬时功率Fv牵引1.思考判断 (1)只要物体受力的同时又发生了位移，则一定有力对物体做功。(

) (2)一个力对物体做了负功，则说明这个力一定阻碍物体的运动。(

) (3)作用力做正功时，其反作用力一定做负功。(

) (4)静摩擦力不可能对物体做功。(

) (5)由P＝Fv可知，发动机功率一定时，机车的牵引力与运行速度的大小成反比。(

) (6)汽车上坡时换成低挡位，其目的是为了减小速度得到较大的牵引力。(

)

答案

(1)×

(2)√

(3)×

(4)×

(5)√

(6)√小题速练答案

BD3.[人教版必修2P59第1题改编]如图2所示，两个物体与水平地面间的动摩擦因数相等，它们的质量也相等。在甲图中用力F1拉物体，在乙图中用力F2推物体，与水平方向夹角均为α，两个物体都做匀速直线运动，通过相同的位移。设F1和F2对物体所做的功分别为W1和W2，物体克服摩擦力做的功分别为W3和W4，下列判断正确的是(

)图2A.F1＝F2

B.W1＝W2C.W3＝W4

D.W1－W3＝W2－W4答案

D功的分析与计算1.判断力是否做功及做正、负功的方法 (1)看力F的方向与位移l的方向间的夹角α判断——常用于恒力做功的情形。 (2)看力F的方向与速度v的方向间的夹角α判断——常用于曲线运动的情形。 (3)根据动能的变化：动能定理描述了合外力做功与动能变化的关系，即W合＝ΔEk，当动能增加时合外力做正功；当动能减少时合外力做负功。2.恒力做功的计算方法：直接用W＝Flcosα计算3.合力做功的计算方法

方法一：先求合力F合，再用W合＝F合lcosα求功。

方法二：先求各个力做的功W1、W2、W3…，再应用W合＝W1＋W2＋W3＋…求合力做的功。4.几种力做功比较 (1)重力、弹簧弹力做功与位置有关，与路径无关。 (2)滑动摩擦力、空气阻力做功与路径有关。 (3)摩擦力做功有以下特点 ①单一摩擦力(包括静摩擦力和滑动摩擦力)可能做正功，也可能做负功，还可能不做功。 ②相互作用的一对静摩擦力做功的代数和总等于零；相互作用的一对滑动摩擦力做功的代数和不为零，且总为负值。【例1】

(多选)如图3所示，人站在自动扶梯上相对扶梯静止不动，随扶梯向上匀速运动，下列说法中正确的是(

)图3A.重力对人做负功

B.摩擦力对人做正功C.支持力对人做正功

D.合力对人做功为零解析

人随电梯向上匀速运动时只受重力和竖直向上的支持力，所以重力做负功，支持力做正功，合力为零所以做功为零，选项A、C、D正确。答案

ACD【例2】一物体静止在粗糙水平地面上。现用一大小为F1的水平拉力拉动物体，经过一段时间后其速度变为v。若将水平拉力的大小改为F2，物体从静止开始经过同样的时间后速度变为2v。对于上述两个过程，用WF1、WF2分别表示拉力F1、F2所做的功，Wf1、Wf2分别表示前后两次克服摩擦力所做的功，则(

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

C1.恒力做功的计算思路2.计算功的大小的两点技巧 (1)在求功时，要区分是求某个力的功还是合力做功，是求恒力做功还是变力做功。 (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。功率的理解与计算【例3】

(2017·徐州、连云港、宿迁高三三模)如图4所示，四个相同的小球A、B、C、D，其中小球A、B、C位于同一高度h处，A小球做自由落体运动，B小球沿光滑斜面由静止滑下，C小球做平抛运动，D小球从地面开始做斜抛运动，其运动的最大高度也为h。在每个小球落地的瞬间，其重力的功率分别为PA、PB、PC、PD。下列关系式正确的是(

)图4A.PA＝PB＝PC＝PD

B.PA＝PC>PB＝PDC.PA＝PC＝PD>PB

D.PA>PC＝PD>PB答案

C求解功率时应注意的“三个”问题(1)首先要明确所求功率是平均功率还是瞬时功率。(2)平均功率与一段时间(或过程)相对应，计算时应明确是哪个力在哪段时间(或过程)内做功的平均功率。(3)瞬时功率计算时应明确是哪个力在哪个时刻(或位置)的功率。1.模型一以恒定功率启动 (1)动态过程机车启动问题(2)这一过程的P－t图象和v－t图象如图5所示。图52.模型二以恒定加速度启动 (1)动态过程(2)这一过程的P－t图象和v－t图象如图6所示。图6【例6】

(2017·江苏徐州市沛县中学质检)一汽车在平直公路上以速度v0匀速行驶。从某时刻开始计时，发动机的功率P随时间t的变化关系如图7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变化的图象中，可能正确的是(

)图7答案

D变力做功的计算方法——迁移变通能力的培养方法以例说法应用动能定理

用力F把小球从A处缓慢拉到B处，F做功为WF，则有WF－mgl(1－cosθ)＝0，得WF＝mgl(1－cosθ)微元法质量为m的木块在水平面内做圆周运动，运动一周克服摩擦力做功Wf＝f·Δx1＋f·Δx2＋f·Δx3＋…＝f(Δx1＋Δx2＋Δx3＋…)＝f·2πR图8答案C【典例2】一物体所受的力F随位移x变化的图象如图9所示，求在这一过程中，力F对物体做的功为(

)A.3J

B.6JC.7J D.8J图9答案B1.(2017·江苏省南京市、盐城市高三年级第一次模拟考试)如图10所示，小球置于倾角为45°斜面上被竖直挡板挡住，整个装置匀速竖直下降一段距离。此过程中，小球重力大小为G，做功为WG；斜面对小球的弹力大小为F1，小球克服F1做功为W1；挡板对小球的弹力大小F2，做功为W2。不计一切摩擦，则下列判断正确的是(

)图10A.F2＝G，W2＝0 B.F1＝G，W1＝WGC.F1>G，W1>WG D.F2>G，W2>WG2.(2017·南通、泰州、扬州、淮安二模)高三某同学参加引体向上体能测试，在20s内完成10次标准动作，则此过程中该同学克服重力做功的平均功率最接近于(

) A.150W B.300W C.450W D.600W答案

A3.以一定的初速度竖直向上抛出一个小球，小球上升的最大高度为h，空气阻力的大小恒为F，则从抛出到落回到抛出点的过程中，空气阻力对小球做的功为(

) A.0

B.－Fh

C.Fh

D.－2Fh

解析

阻力与小球速度方向始终相反，故阻力一直做负功，W＝－Fh＋(－Fh)＝－2Fh，选项D正确。

答案

D4.(2017·苏锡常镇二模)汽车从静止开始先做匀加速直线运动，然后做匀速运动