【精品推荐】(新教材)2019-2020新课程同步鲁科版高中物理必修第二册新学案课件:第1章 习题课1 功、功率

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
对零件所做的功为 W″=12mv2。 答案:μmgl 或12mv2
高频考点二 机车的两种启动方式 [知识贯通]
1.以恒定功率启动 机车的运动过程分为两个阶段,第一阶段做加速度逐渐减小 的变加速运动;第二阶段做匀速直线运动。如图所示。
2.以恒定的加速度启动 机车的运动过程分为三个阶段,第一阶段机车做匀加速直线 运动;第二阶段机车做加速度逐渐减小的变加速直线运动;第三 阶段机车做匀速直线运动。如图所示。
法一:(牛顿第二定律和运动学公式) (1)冰壶从A点运动到C点的过程,由牛顿第二定律和运动学 公式有a1=μmmg=μg vC 2-vA 2=-2a1L 解得vA= 2μgL。
(2)对冰壶从A点运动到B点的过程,有vB 2-vA 2=-2a1sAB 从B点到D点,由牛顿第二定律和运动学公式有 a2=0.8mμmg=0.8μg vD 2-vB 2=-2a2sBD 又sBD=r+L-sAB 解得sAB=L-4r。
A.大于 μmgL
B.小于 μmgL
C.等于 μmgL
D.以上三种情况都有可能
解析:设水平部分的长度为 x1,斜坡的长度为 x2,斜坡与水
平面的夹角为 θ,则下滑的过程中摩擦力做功为 W=μmgx1+
μmgcos θ·x2=μmg(x1+x2cos θ)=μmgL,C 正确。
答案:C
2.如图所示的水平传送装置,A、B 的间距为 l, 传送带以速度 v 沿逆时针方向匀速转动。把 一质量为 m 的零件无初速度地放在传送带的 A 处,已知零件 与传送带之间的动摩擦因数为 μ,重力加速度为 g,试求零件 从 A 运动到 B 的过程中,摩擦力对零件所做的功。 解析:零件与传送带之间的摩擦力大小为 Ff=μmg。分三种情 况进行讨论。 (1)若零件在到达 B 处时的速度小于传送带的速度 v,则零件 在从 A 运动到 B 的过程中一直受到摩擦力作用,且摩擦力做 正功,因此摩擦力对零件所做的功为 W=Ffl=μmgl。
解得 v=PF额=880××110033 m/s=10 m/s 匀加速运动的时间为 t=va=120 s=5 s。 (3)汽车匀加速运动的时间为 5 s,第 3 s 末汽车处于匀加速 阶段,则 t1=3 s 时,v1=at1=2×3 m/s=6 m/s P=Fv1=8×103×6 W=48 kW。 (4)16 m/s>10 m/s,此时汽车发动机的功率已为额定功率, 牵引力 F′=vP′额 =80×16103 N=5×103 N 所以汽车的加速度为 a′=F′m-Ff=5×120×3-140×3 103 m/s2 =0.5 m/s2。 [答案] (1)4×103 N (2)5 s (3)48 kW (4)0.5 m/s2
要考虑运动过程的每一 个细节,结合运动学公 式解题
只考虑各力的做功情况及 初、末状态物体的动能
运算 方法
矢量运算
代数运算
相同点
确定研究对象,对物体进行受力分析和运动过程分 析
[集训联通] [典例 3] 2022 年第二十四届 冬奥会将在我国举办,冰壶是冬奥 会比赛项目之一。冰壶在水平冰面上的一次滑行可简化为 如下过程:如图所示,运动员将静止于 O 点的冰壶(视为质 点)沿直线 OD 推到 A 点放手,此后冰壶沿 AD 滑行,最后 停于 C 点。已知冰壶与冰面间的动摩擦因数为 μ,冰壶质 量为 m,AC=L,CD=r,重力加速度为 g。
[规律方法] 机车启动问题的求解方法
1.机车的最大速度 vmax 的求法 机车做匀速运动时速度最大,此时牵引力 F 等于阻力 Ff, 故 vmax=FP=FPf。 2.匀加速启动时,做匀加速运动的时间 t 的求法 牵 引 力 F = ma + Ff , 匀 加 速 运 动 的 最 大 速 度 vmax′ = maP+额 Ff,时间 t=vmaax′。 3.瞬时加速度 a 的求法 根据 F=Pv求出牵引力,则加速度 a=F-mFf。
[集训联通] [典例 2] 假定某汽车额定功率为 80 kW,在平直的公路上 行驶的最大速度为 20 m/s,汽车质量为 2×103 kg,如果汽车从静 止开始做匀加速直线运动,加速度为 2 m/s2,运动过程中阻力不 变,求: (1)汽车所受的阻力大小; (2)汽车匀加速运动的时间; (3)第 3 s 末汽车的瞬时功率; (4)速度为 16 m/s 时汽车的加速度大小。
[即时训练] 1.一质量为0.5 kg的小物块放在水平地面上的A
点,距离A点5 m的位置B处是一面墙,如图 所示。物块以v0=9 m/s的初速度从A点沿AB方向运动,在与 墙壁碰撞前瞬间的速度为7 m/s,碰后以6 m/s的速度反向运动 直至静止。g取10 m/s2。 (1)求物块与地面间的动摩擦因数μ; (2)若碰撞时间为0.05 s,求碰撞过程中墙面对物块平均作用 力的大小F; (3)求物块在反向运动过程中克服摩擦力所做的功W。
答案:(1)0.28 N (2)0.224 W (3)1.12 m/s
高频考点三 应用动能定理解决实际问题 [知识贯通]
动能定理与牛顿第二定律的对比
牛顿第二定律
动能定理
适用 条件
只能研究物体在恒力作 用下做直线运动
对于物体在恒力或变力作 用下,物体做直线或曲线 运动的情况均适用
不 同 点
应用 方法
阻力为总推力的 20%,g 取 10 m/s2,则
()
A.弹射器的推力大小为 1.1×106 N
பைடு நூலகம்
B.弹射器对舰载机所做的功为 1.1×108 J
C.弹射器对舰载机做功的平均功率为 8.8×107 W
D.舰载机在弹射过程中的加速度大小为 32 m/s2
解析:由题述可知,舰载机弹射过程的加速度为 a=2vx2 =
4.4×107 W,C 项错误。
答案:ABD
2.水平面上静止放置一质量为 m=0.2 kg 的物块,固定在同一 水平面上的小型电动机通过水平细线牵引物块,使物块由静 止开始做匀加速直线运动,2 秒末达到额定功率,其 v-t 图像 如图所示,物块与水平面间的动摩擦因数为 μ=0.1,g 取 10 m/s2,电动机与物块间的距离足够远。求:
(1)求冰壶在 A 点的速度大小 vA。 (2)若将 BD 段冰面与冰壶间的动摩擦因数减小为 0.8μ,原来 只能滑到 C 点的冰壶能停于 D 点,求 A 点与 B 点之间的距离。
[解析] 冰壶从 A 点起只受滑动摩擦力的作用,做匀减速直 线运动,所以可用牛顿第二定律和运动学公式求解,也可用动能 定理求解。
[解析] 对子弹进行受力分析可知,木块对子弹的摩擦力 F 是阻力,与子弹发生的位移方向相反,子弹发生的位移大小是 l+d,所以木块对子弹的摩擦力做的功是 W=F(l+d)cos 180°= -F(l+d),由牛顿第三定律知,子弹对木块的摩擦力大小也是 F, 其方向与木块发生的位移 l 方向相同,故子弹对木块的摩擦力做 的功是 W′=Flcos 0°=Fl。
(1)物块做匀加速直线运动时受到的牵引力大小; (2)电动机的额定功率; (3)物块在电动机牵引下,最终能达到的最大速度。
解析:(1)由题图知物块在匀加速阶段加速度大小 a=ΔΔvt =0.4 m/s2 物块受到的摩擦力大小 Ff=μmg 设牵引力大小为 F,则有 F-Ff=ma 得 F=0.28 N。 (2)当 v=0.8 m/s 时,电动机达到额定功率,则 P 额=Fv=0.224 W。 (3)物块达到最大速度 vmax 时,此时物块所受的牵引力大小等于 摩擦力大小,有 F1=μmg P 额=F1vmax 解得 vmax=1.12 m/s。
习题课 1 功、功率、动能定理
高频考点一 摩擦力做功的分析 [知识贯通]
1.静摩擦力做功 (1)静摩擦力做功情况:可以对物体做功,也可以对物体不做 功;可以做正功,也可以做负功。 (2)一对静摩擦力对系统做功情况:总功一定为 0。
2.滑动摩擦力做功 (1)滑动摩擦力做功情况:与物体的运动路程有关,可以 对物体做功,也可以对物体不做功;可以做正功,也可以做 负功。 (2)一对滑动摩擦力对系统做功情况:一对滑动摩擦力对 系统所做的总功是负功,其绝对值等于滑动摩擦力与相对路 程的乘积。
[规律方法] (1)一般来说,能用牛顿第二定律和运动学知识求解的问 题,用动能定理也可以求解,而且往往用动能定理求解更简 捷。 (2)有些用动能定理能求解的问题,应用牛顿第二定律和运 动学知识却无法求解。 因此,熟练地应用动能定理求解问题,是一种高层次的思 维和方法,应增强用动能定理解题的主动意识。
[集训联通] [典例 1] 如图所示,一子弹以某一水平速 度射向放置在水平面上原来静止的木块,最终留 在木块中,在此过程中子弹射入木块的深度为 d,木块的位移为 l,设木块对子弹的摩擦力大小恒为 F。则木块对子弹的摩擦力 做的功为________,子弹对木块的摩擦力做的功为________。 [思路点拨] 弄清该过程中子弹和木块的对地位移是正确 处理问题的关键。
(2)零件在到达 B 处之前已经达到传送带的速度 v,零件只在速度 达到 v 之前的一段时间内受到摩擦力作用,此后零件与传送带以 相同的速度 v 运动,不受摩擦力作用(既无滑动摩擦力存在,也 无静摩擦力存在),则摩擦力对零件所做的功为 W′=12mv2。 (3)零件在到达 B 处时的速度恰好等于传送带的速度,则摩擦力
[即时训练]
1.(2019·威海高一检测)如图所示,滑雪者由静
止开始沿斜坡从 A 点自由滑下,然后在水平
面上前进至 B 点停下。已知斜坡、水平面与
滑雪板之间的动摩擦因数均为 μ,滑雪者(包括滑雪板)的质量
为 m,A、B 两点间的水平距离为 L。在滑雪者经过 AB 段的过
程中,摩擦力所做功的大小为
()
802 2×100
m/s2=32 m/s2,D 项正确;根据牛顿第二定律可知,
(1-20%)(F 发+F 弹)=ma,求得弹射器的推力大小 F 弹=
1.1×106 N,A 项正确;弹射器对舰载机所做的功为 W=
1.1×106×100 J=1.1×108 J,B 项正确;弹射过程的时间
t=va=8302 s=2.5 s,弹射器对舰载机做功的平均功率 P=Wt =
法二:(动能定理) (1)对冰壶从A点运动到C点的过程,应用动能定理有- μmgL=0-12mvA 2 解得vA= 2μgL。 (2)对冰壶由A点运动到D点的过程应用动能定理有 -μmgsAB-0.8μmg(L+r-sAB)=0-12m vA 2 解得sAB=L-4r。
[答案] (1) 2μgL (2)L-4r
[即时训练]
1.[多选]我国科学家正在研制航母舰载机使用的电磁弹射器。
舰载机总质量为 3.0×104 kg,设起飞过程中发动机的推力恒
为 1.0×105 N;弹射器有效作用长度为 100 m,推力恒定。要
求舰载机在水平弹射结束时速度大小达到 80 m/s。弹射过程
中舰载机所受总推力为弹射器和发动机推力之和,假设所受
[答案] -F(l+d) Fl
[易错警示] (1)在计算功时,一定要明确是哪个力对物体做的功,找出 F、 s、α 是解题的关键。 (2)在相当多的问题中,摩擦力都阻碍物体的运动,对物体做 负功,很容易误认为摩擦力一定做负功。实际上摩擦力(无论是 静摩擦力还是滑动摩擦力)既可以做负功也可以做正功,还可以 不做功。
[思路点拨] 解答本题时首先分析汽车的受力情况、实际功 率与额定功率的关系,然后弄清汽车以恒定加速度启动的过程中, 匀加速阶段的最大速度与最后匀速运动阶段的最大速度的区别。
[解析] (1)由题意可知,当汽车达到最大速度时,F 牵=Ff, 则 P 额=Ffvmax
解得 Ff=vPm额ax=80×20103 N=4×103 N。 (2)在匀加速阶段,由牛顿第二定律得 F-Ff=ma 则 F=Ff+ma=4×103 N+2×103×2 N=8×103 N 当汽车达到额定功率时 P 额=Fv
解析:(1)根据动能定理有-μmgs=12mv2-12mv0 2 可得μ=0.32。 (说明:本问也可以根据牛顿运动定律和运动学公式求解) (2)根据牛顿第二定律,取水平向左为正方向,则有F=ma。 由加速度的定义式可知a=vB′Δ-t vB, 代入数据可得F=130 N。 (3)根据动能定理可得W=12mvB′2=9 J。 答案:(1)0.32 (2)130 N (3)9 J
相关文档
最新文档