（新课标）高考物理一轮复习第六章机械能第1讲功功率课件.ppt

1、物理 课标版,第1讲功功率,考点一功的分析与计算 1.定义:物体受到力的作用,并在力的方向上发生一段位移,我们就说力对物体做了功。 2.做功的两个必要因素:力和物体在力的方向上发生的位移。 3.公式:W=Fl cos 。 此式适用于恒力做功,其中是F与l方向之间的夹角,l为物体相对地面的位移。,4.功的正负 (1)正负号的意义 功是标量,但有正负之分,功的正负表示动力对物体做功还是阻力对物体做功。比较功的大小时,只比较其绝对值的大小。 (2)力对物体做正、负功的判断 a.00,力对物体做正功。 b.90180时,W0,力对物体做负功,也可以说物体 克服外力做了功。 c.=90时,W=0,力对物

2、体不做功。,5.功的物理意义:功是能量转化的量度。 6.一对作用力与反作用力做功情形分析 作用力与反作用力总是大小相等,方向相反,同时存在,同时消失。但它 们分别作用在两个不同的物体上,而这两个物体各自发生的位移却是不确定的。所以作用力做功时,反作用力可能做功,也可能不做功,可能做正功,也可能做负功,不要以为作用力与反作用力所做的功一定数值相等,且一正一负。,7.一对平衡力的功:一对平衡力作用在同一物体上,若物体静止,则两个力都不做功;若物体运动,则这一对力所做的功一定是数值相等,一正一负或均为零。,(1)只要物体受力的同时又有位移发生,则一定有力对物体做功。 () (2)一个力对物体做了负功

3、,则说明这个力一定阻碍物体的运动。 () (3)滑动摩擦力可能做负功,也可能做正功;静摩擦力对物体一定做负功。() (4)作用力做正功时,反作用力一定做负功。(),答案(1)(2)(3)(4),1.功的正负的判断方法 (1)恒力做功的判断:若物体做直线运动,依据力与位移的夹角来判断。 (2)曲线运动中功的判断:若物体做曲线运动,依据F与v的方向的夹角来判断。当090,力对物体做正功;90180,力对物体做负功;=90,力对物体不做功。 (3)依据能量变化来判断:根据功是能量转化的量度,若有能量转化,则必有力对物体做功。此法常用于判断两个相联系的物体之间的相互作用力做功的判断。,2.功的计算方法

4、 (1)恒力做功: (2)变力做功: 用动能定理:W=m-m。 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: 当力的大小不变,而方向始终与运动方向相同或相反时,这类力的功等,于力和路程(不是位移)的乘积。如滑动摩擦力做功、空气阻力做功等。 (3)总功的计算: 先求物体所受的合外力,再求合外力的功; 先求每个力做的功,再求各功的代数和。,1-1(2016课标,19,6分)(多选)两实心小球甲和乙由同一种材料制成,甲球质量大于乙球质量。两球在空气中由静止下落,假设它们运动时受到的阻力与球的半径成正比,与球的速率无关。若它们下落相同的距离,则() A.甲球

5、用的时间比乙球长 B.甲球末速度的大小大于乙球末速度的大小 C.甲球加速度的大小小于乙球加速度的大小 D.甲球克服阻力做的功大于乙球克服阻力做的功,答案BD甲、乙下落的时间与加速度有关,应先求加速度,由m甲=V甲=()得R甲=,阻力f甲=kR甲=k,由牛顿第二定律知a甲= =g-k,同理a乙=g-k,因m甲m乙,所以a甲a乙,故C项 错误;再由位移公式h=at2可知 t甲v乙,B项正确;甲球受到的阻力大,甲、乙下落距离相等,故甲球克服阻力做的功大于乙球克服阻力做的功,D项正确。,1-2放在地面上的木块与一轻弹簧相连,弹簧处于自由伸长状态。现用手水平拉弹簧,拉力的作用点移动x1=0.2 m时,木

6、块开始运动,继续拉弹簧,木块缓慢移动了x2=0.4 m的位移,其F-x图像如图所示,求上述过程中拉力所做的功。,是线性关系,木块缓慢移动时弹簧弹力不变,图线与横轴所围梯形面积即为拉力所做的功,即W=(0.6+0.4)40 J=20 J。,答案20 J 解析由F-x图像可知,在木块运动之前,弹簧弹力随弹簧伸长量的变化,1-3如图甲所示,一质量为m=1 kg的物块静止在粗糙水平面上的A点,从t=0时刻开始,物块受到按如图乙所示规律变化的水平力F作用并向右运动,第3 s末物块运动到B点时速度刚好为0,第 5 s 末物块刚好回到A点,已知物块与粗糙水平面之间的动摩擦因数=0.2(g取10 m/s2),

7、求: (1)A与B间的距离; (2)水平力F在5 s内对物块所做的功。,答案(1)4 m (2)24 J 解析(1)在35 s内物块在水平恒力F作用下由B点匀加速运动到A点,设加速度为a,A与B间的距离为s,则F-mg=ma,解得a=2 m/s2 s=at2=4 m (2)设物块回到A点时的速度为vA,由=2as得vA=4 m/s 设整个过程中F做的功为WF, 由动能定理得:WF-2mgs=m 解得:WF=24 J,方法指导 涉及传送带做功问题,一定要注意功的定义式中位移是指对地位移,而不是相对传送带的位移,这是此类问题的易错点,要避免出现此类错误。,考点二功率的分析与计算 1.定义 功率是表

8、示物体做功快慢的物理量,是力所做的功与完成这些功所用时间的比值。 2.公式 (1)平均功率:P=。 (2)瞬时功率:P=Fv cos 。 其中是F与v方向之间的夹角,v是物体相对地面的速度。,注意(1)若v是物体的平均速度,则可用P=Fv cos 计算平均功率。 (2)在匀速直线运动中,平均功率等于瞬时功率。 3.额定功率与实际功率 (1)额定功率:机械长时间正常工作而不损坏机械的最大输出功率。 (2)实际功率:机器实际工作时的输出功率。 注意(1)一般机器铭牌上标明的功率表示该机器的额定功率。 (2)实际功率一般小于或等于额定功率。,(1)自由下落的物体,重力对其做功的功率保持不变。() (

9、2)据P=Fv可知,发动机功率一定时,交通工具的牵引力与运动速度成反比。() (3)汽车上坡的时候,司机必须换挡,其目的是减小速度,得到较小的牵引力。() 答案(1)(2)(3),1.平均功率的计算方法 (1)利用=。 (2)利用=F cos ,其中为物体运动的平均速度,F为恒力。 2.瞬时功率的计算方法 (1)利用P=Fv cos ,其中v为t时刻的瞬时速度。 (2)利用P=FvF,其中vF为物体的速度v在力F方向上的分速度。 (3)利用P=Fvv,其中Fv为物体受的外力F在速度v方向上的分力。,2-1(2016湖南衡阳联考,19)(多选)如图所示,一根跨过光滑定滑轮的轻绳,两端各有一杂技演

10、员。a站在地面上,b从图示位置由静止开始向下摆动,运动过程中绳始终处于伸直状态。当演员b摆至最低点时,a刚好对地面无压力,则下列说法正确的是(),A.a、b两演员的质量相等 B.b演员运动过程中机械能守恒 C.b演员从图示位置运动到最低点的过程中受到绳子的拉力一直增大 D.b演员从图示位置运动到最低点的过程中所受到的合力的功率一直增大,答案BC由题意可知,b演员运动过程中,绳子拉力方向与速度方向一直垂直,绳子拉力不做功,只有重力做功,则其机械能守恒,故B正确;b在最低点时,绳子拉力与重力的合力提供向心力,即T低-mbg=mb,可知 绳子的拉力T低mbg,又知此时a刚好对地面无压力,则此时绳子对

11、a的拉力等于a的重力,可知mamb,故A错误;b演员从图示位置运动到最低点的过程中,绳的拉力和重力沿绳方向的分力的合力提供向心力,则有T-mg,cos =m,为绳子与竖直方向的夹角,因其在运动过程中在减小,v在 增大,则其受到绳子的拉力一直增大,故C正确;开始时,b静止,合力的功率为0,到达最低点时,合力的方向竖直向上,速度方向水平向左,两者夹角为90,根据P=Fv cos ,可知此时合力的功率为0,所以b演员从图示位置运动到最低点的过程中所受到的合力的功率先增大后减小,故D错误。,2-2(2016山西太原二模,16)如图,轻弹簧的劲度系数为k,上端与一质量为m的木块A相连,下端与另一质量也为

12、m的木块B相连,整个系统置于水平面上并处于静止状态。现用竖直向上的恒力F拉木块A使之向上运动,当B刚要离开地面时,A的速度为v。则() A.F刚作用于A时,A的加速度大小为 B.从F作用于A到B刚要离开地面的过程中,A上升的高度为 C.当B刚要离开地面时,A的加速度大小为 -g D.当B刚要离开地面时,弹簧对B做功的瞬时功率为Fv,答案BA没有受力F时,处于平衡状态合力为零。当F刚作用于A的瞬间,A所受合力为F,利用牛顿第二定律有F=ma,得A的加速度大小为, 所以A错误;开始时弹簧处于压缩状态,压缩量为,最后B刚要离开地 面时,弹簧处于拉伸状态,伸长量为,则从F开始作用于A到B刚要离开 地面

13、的过程中,A上升的高度为h=+=,所以B正确;当B刚要离 开地面时,对A受力分析,可知其受竖直向上的拉力F,竖直向下的重力mg和弹簧向下的弹力(大小为mg),利用牛顿第二定律有F-mg-mg=ma,得A,的加速度大小为-2g,所以C错误;当B刚要离开地面时,B的速度为零,则 弹簧对B的弹力做功的瞬时功率为零,所以D错误。,方法指导 计算功率的基本思路 (1)首先要弄清楚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(或状态)的功率。求解瞬时功率时,如果F与v不同向,可用

14、力F乘以F方向的分速度,或速度v乘以速度方向的分力求解。,考点三机车启动问题 1.机车的输出功率 P=Fv,其中F为机车的牵引力,v为机车运动速度。,2.两种启动方式对比,1.无论哪种运行过程,机车的最大速度都等于其匀速运动时的速度,即vm=(式中Fmin为最小牵引力,其值等于阻力F阻)。 2.机车以恒定加速度启动的运动过程中,匀加速过程结束时,功率最大,速度不是最大,即v=vm=。 3.机车以恒定功率运行时,牵引力做的功W=Pt。由动能定理:Pt-F阻l=Ek,此式经常用于求解机车以恒定功率启动过程的位移大小。,3-1(2014重庆理综,2,6分)某车以相同的功率在两种不同的水平路面 上行驶

15、,受到的阻力分别为车重的k1和k2倍,最大速率分别为v1和v2,则 () A.v2=k1v1B.v2=v1C.v2=v1D.v2=k2v1 答案B汽车以最大速率行驶时,牵引力F等于阻力f,即F=f=kmg。由P=k1mgv1及P=k2mgv2,得v2=v1,故B正确。,3-2(2016湖南衡阳联考,24)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t1=10 s达到速度大小v=54 km/h,再匀速运动t2=100 s,接着匀减速运动t3=12 s到达乙站停止。列车在运行过程中所受的阻力大小恒为f=1105 N,列车在减速过程中发动机停止工作,求: (1)列车匀速运动过程中克服阻力所做的功 W; (2)列车的质量m; (3)列车在匀加速阶段牵引力的平均功率 。,(2)设列车匀减速阶段的加速度大小为a,由牛顿第二定律有:f=ma 又:a= 解得m=8104 kg (3)设列车在匀加速阶段的加速度大小为a,由牛顿第二定律有:F-f=ma 又:a= 该阶段牵引力的平均功率为 =F 解得:=1.65106 W。,答案(1)1.5108 J(2)8104 kg(3)1.65106 W 解析(1)已知v=54 km/h=15 m/s 列车在匀速阶段的位移为:x=vt2=1 500 m 列车匀速运动过程中克服阻力所做的功