高考物理总复习 专题五 第1讲 功和功率配套课件

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模型简介:若要研究变力对做曲线运动的质点做功的情况, 可将曲线运动微分成无数个直线微元,研究变力在每一段微元 内的做功情况,再求代数和.
因此,若质点做曲线运动,而某个变力保持与速度同向或 反向,则做功(克服作用力做功)的大小(dàxiǎo)为该作用力的大小(dàxiǎo)与质
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【例 2】如图5-1-4 所示,木板可绕固定水平轴 O 转动(zhuàn dòng).木
正确(zhèngquè)的)是(
P A.汽车(qìchē)行驶的最大速度为 vFmf=
B.汽车先做匀加速运动,最后做匀速运动
C.汽车先做加速度越来越小的加速运动,最后做匀速运动 D.汽车先做匀加速运动,再做匀减速运动,最后做匀速 运动
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解析:汽车做功率恒定的加速运动, v↑⇒F=Pv ↓⇒a= F-mFf↓,当加速度减小为零时速度达到最大值.
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【触类旁通(chù lèi páng tōng)】
3.质量 m=4×103 kg 的汽车,发动机的额定功率为 P0=
4.0×104 W.若汽车从静止开始,以 a=0.5 m/s2 的加速度做匀
加速直线运动,达到额定功率后以额定功率继续(jìxù)运动,运动中
(1)汽车(qìchē)匀加速运动的时间.
方法技巧:(1)在计算某个力做功时,找出其 F、s、α是关
键,好像(hǎo xiànɡ)其他力不存在一样.(2)如果施加向右恒定的力 F 使物
体匀速向右运动 s,请读者再解上述 5 个功,并注意静摩擦力做
功的正负问题.
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【触类旁通】
1.如图 5-1-3 所示,一个物体放在水平面上,在跟竖直(shù zhí)方 向成θ角的斜向下的推力 F 的作用下沿平面移动了距离 s,若物 体的质量为 m,物体与地面之间的摩擦力大小为 f,则在此过程
板从水平位置 OA 缓慢转到 OB 位置,木板上的物块始终相对
于木板静止.在这一过程中,物块的重力势能增加了 2 J.用
过程中,以下判断(pànduàn)正确的) 是( FN 表示A物.块F受N到和的支F持f 对力,物用块F都f 表不示做物块功受(到zu的ò摩gō擦n力g.) 在此
B.FN 对物块做功为 2 J,Ff 对物块不做功 C.FN 对物块不做功,Ff 对物块做功为 2 J D.FN 和 Ff 对物块所做功的代数和为 0
答案(dá àn):AC
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热点(rè d恒iǎ力n)的1功的计算(jìsuàn)
【例 1】如图 5-1-2 甲所示,质量为 m 的物体静止于倾角(qīngjiǎo)为
θ、质量为M 的斜面上,现在对斜面施加一个水平向左的推力F,
使物体随斜面一起沿水平方向向左做匀速运动,位移为 s,求这
考点(kǎo功d率iǎ(ng)ōn2glǜ)
1.功率:描述(miáo shù)快做慢功________的物理量.
2.定义:功跟完成功所用时间的比值叫功率.
3.功率的计算
W (1)P=____t __,只能计算 t 时间内的平均功率.
(2)P=_F_v__·c_o_s_α_.若 v 为平均速度,则 P 为平均功率;若 v 为瞬时速度,则 P 为瞬时功率;α表示_______F_与__v__的_夹__角_.
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考点(kǎo机d车iǎ(jnīc)hē3)启动问题 两种方式 以恒定功率启动
P-t 图
以恒定加速度启动
v-t 图
OA 段过程分析
v↑⇒F=Pv↓⇒ a=Fm-f↓
a=Fm-f不变⇒F 不变、v↑
⇒P=Fv↑,直到(zhídào)P =P额=Fvm′
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(续表) 两种方式 以恒定功率启动 OA 段运动规律 变加速直线运动
10 m/s2) (1)汽车所能达到的最大速度是多大?
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易错提醒:不少同学错误地认为,该汽车以额定功率 6.0×104 W 在该水平(shuǐpíng)公路从10 m/s 加速到20 m/s,平均速度是 15 m/s,这种考虑错误地扩大了匀变速直线运动方程的适用范 围,显然,在汽车加速过程中速度增大而加速度减小,画出其 速度图象,不难定性分析,这过程的平均速度大于 15 m/s.
(2)用公式 W=Pt 来计算.该式一般用于求功率恒定但力变 化的情况,例如以恒定功率启动的汽车牵引力的功.
(3)利用功能原理求功.该方法在考试中最常用,注意功是 能量转化的量度,某个力做功(zuògōng)对应某一种能量的转化,例如合 外力的功对应物体动能的变化,重力做功(zuògōng)对应重力势能的变化, 电场力做功(zuògōng)对应电势能的变化.
①当α=90°,即力与位移方向垂直,则W=0,力对物体不
做功. ②当α>90°,则 W<0,力对物体做负功,力充当的是阻力. ③当α<90°,则 W>0,力对物体做正功,力充当的是动力. 注意:力对物体做负功又可以说物体克服力做功.
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2.计算功的常用(chánɡ yònɡ)方法
(1)用公式 W=Fscosα计算功.该方法只能求恒力的功.该 公式可写成W=F·(s·cosα)=(F·cosα)·s,即功等于力与力方向上 位移(wèiyí)的乘积或等于位移(wèiyí)与位移(wèiyí)方向上力的乘积.
过程中:(1)力 F 做的功 W;(2)摩擦力对物体做的功 W2;(3)弹
力对物体做的功 W3;(4)斜面对物体做的功 W4;(5)地面对斜面
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图 5-1-2
[答题规范]解:物体(wùtǐ)的受力图如图乙的所示
(1)力 F 做的功 W1=F·s·cos 0°=Fs.
(2)物体(wùtǐ)受到摩擦力 f=mgsin θ,故
中( ) A.摩擦力做的功为 fs B.力 F 做的功为 Fscos θ C.力 F 做的功为 Fssin θ
D.重力(zhònglì)做的功为 mgs
解析:摩擦力做负功,A 错;根据(gēnjù)功的公式,B 对 C 错; 重力不做功,D 错.
答案:B
图 5-1-3
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热点(rè d变iǎn力) 的2 功
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【触类旁通】
2.一物体沿固定斜面匀速下滑,则下面说法(shuōfǎ)中正确的是
()
A.物体(wùtǐ)所受重力对物体(wùtǐ)不做功
B.斜面的弹力对物体(wùtǐ)不做功
C.物体(wùtǐ)受到的摩擦力对物体(wùtǐ)不做功
D.因为物体(wùtǐ)做匀速直线运动,所以物体(wùtǐ)所受各力均对物
以恒定加速度启动 匀加速直线运动
F=f⇒a=0,P=
AB 段过程分析
fvm⇒vm=
P f
AB 段运动规律 匀速直线运动
v↑⇒F=Pv额↓⇒a=Fm-f↓ 变加速直线运动
BC 段过程分析
F=f⇒a=0,P=fvm⇒vm=
P f
BC 段运动规律
匀速直线运动
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【自主检测】 4.(双选,2011 年佛山高一检测)如果汽车以额定功率 P 由 静止出发,沿平直路面行驶,受到的阻力恒为 Ff ,则下列(xiàliè)判断
受到大小恒定的阻力 f=2×103 N,求:
((23))汽汽车车(速qì度chvē=)可0达.8v的m最时大的速加度速度vma.1.
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解:(1)汽车做匀加速直线运动,由牛顿第二(dìèr)定律得
向有位移,那么该力就对物块做功.由受力分析知,支持力FN
做正功,但摩擦力Ff 方向始终和速度(sùdù)方向垂直,所以摩擦力不
答案(dá àn):B
做功. 方法(fāngfǎ)技巧:(1)物体的位移与恒力不垂直,是该恒力做功的
条件;(2)若变力与物体的速度保持垂直,则该变力不做功;
(3)功是标量,总功等于各功的代数和.
D.无法(wúfǎ)判断
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2.某物体(wùtǐ)在两个相互垂直的力作用下运动,力 F1 对物体(wùtǐ)
为做功6 J,物体(wùtǐ)克服力 F2 做功8 J,则 F1、F2 的合力对物体(wùtǐ)做功 ()
A.14 J
B.10 J
C.2 J
D.-2 J
答案(dá àn):D
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【自主检测】
3.飞行员进行素质训练(xùnliàn)时,抓住秋千杆由水平位置开始下 摆,到达竖直位置过程中,如图 5-1-1 所示飞行员受重力的瞬
时功率(gōnglǜ)变化情况是()
A.一直增大 C.先增大后减小
答案:C
图 5-1-1
B.一直(yīzhí)减小 D.先减小后增大
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图 5-1-4
审题突破:滑块缓慢运动,研究其受力情况时可认为它总 受力平衡;注意该题随着木板的缓慢转动,滑块受到的支持力 及静摩擦力必定在改变,因而(yīn ér)本题将运动分成若干个微元,不 难判断.
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解析:由做功的条件可知:只要有力,并且物块沿力的方
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(3)物体受到弹力(tánlì)大小 N=mgcos θ,故
W3=N·scos(90°-θ)=mgscos θsin θ.
(4)斜面(xiémiàn)对物体做的功实际为 f 和 N 的总功(代数和)
W4=W2+W3=0.
(5)地面对斜面有两个力:一是支持力,其不做功;另一是
摩擦力,其大小等于 F,方向与 F 相反,故 W5=-Fs.
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第1讲 功和功率(gōnglǜ)
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考点(kǎo 功diǎn) 1 1.定义:一个物体受到力的作用(zuòyòng),如果在力__的__方__向___上___
发生一段位移就说这个(zhège)力对物体做了功.
2.公式:功是标量,力对物体做的功等于力的大小、位移
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【自主检测(jiǎn cè)】
1.在讨论做功与哪些因素有关时,有下列两种过程:a.用
水平推力 F 推某物体在光滑水平面上前进 s;b.用与光滑斜面平
功多少的说法正确的是(
)
行的推力 F 推某沿斜面向上前进 s.则关于力 F 在以上过程中做
B.b 做功最多
A.a 做功最多
C.做功一样(yīyàng)多
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[答题规范]解:(1)当速度(sùdù) v1=20 m/s 时,机车受到的牵引力
F1=vP1=3×103 N
根据牛顿第二(dìèr)定律F1-f=ma1得f=2.0×103 N
当牵引力等于阻力时,机车(jīchē)速度达到最大.Fm=f,P即 vm
f,得vm=30 m/s. (2)当速度v2=10 m/s时,牵引力F2= =vP62 ×103 N 由F2-f=ma2得a2=2 m/s2.
大小以及力和位移夹角的余弦的乘积,W=____F_s_·c_o_s. α
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1.对功的理解(lǐjiě)
(1)讲功必须(bìxū)分清楚是哪个力的功,在解题时一定要注意题
目中是求哪个力做的功.公式中 s 表示力所作用的物体的位移,
α表示力的方向与位移方向的夹角.
(2)功是标量,但有正负(zhènɡ fù)之分,根据 W=Fscosα:
体不做功
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热点(rè d机iǎ车n)的3启动(qǐdòng)运行
【例 3 】一辆质量为2.0×103 kg 的 汽 车 以 额 定 功 率为 6.0×104 W 在水平公路(gōnglù)上行驶,汽车受到的阻力为一定值.在 某时刻汽车的速度为 20 m/s,加速度为 0.50 m/s2,求:(取 g=
专题(zhuāntí)五 机械能
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考点内容 1.功、功率
2.动能和动能定理
3.重力做功与重力势 能
4.功能关系、机械能 守恒定律及其应用
5.实验五:探究动能 定理 6.实验六:验证机械 能守恒定律
要求 Ⅱ Ⅱ Ⅱ

热点考向
1.关于功和功率的考查,多以选择题形式出现. 2.功和能的关系、机械能守恒、能量的转化和 守恒是解决物理问题的一种重要途径.从近几 年高考来看,经常以多过程、多状态形式出现, 常与平抛运动、圆周运动、电场、磁场、电磁 感应等知识结合出题,考查的综合性强,能力 要求较高. 3.近几年高考试题与生产、生活实际相结合是 一种命题趋势.本专题知识与实际生产、生活 联系紧密,所以高考题往往将本专题知识,放 在一些实际问题相结合的情景中考查,要求学 生从实际情景中找出物理过程和状态,并正确 运用物理原理来解决问题.
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