高一物理动能的变化与机械功PPT教学课件
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图 3－2
(1)汽车所能达到的最大速度 vm. (2)若汽车从静止开始以0.6 m/s2的加速度做匀加 速直线运动，则此过程能维持多长时间？
(3)当汽车匀加速行驶的速度达到最大值时，汽 车做功多少？
(4)在10 s末汽车的瞬时功率为多大？ 【精讲精析】 (1)汽车在坡路上行驶，所受阻 力由两部分构成，即f＝kmg＋mgsinα＝(4000＋ 800) N＝4800 N. 又因为F＝f时，P＝f·vm，所以
图3－1 (3)根据W＝Pt计算某段时间内的功．如机车以恒定 功率启动时，牵引力是变力，但其做功快慢(P)是不 变的，故t时间内的功为Pt. (4)利用动能定理W合＝ΔEk计算总功或某个力的功， 特别是变力的功．
(5)由功能关系确定功，功是能量转化的量度，有多 少能量发生了转化，就应有力做了多少功．
(4)当 t＝10 s<13.9 s，说明汽车在 10 s 末时仍做匀加
速行驶，则汽车的 瞬时功率
Pt＝F·vt＝F·a·t＝7.2×103×0.6×10 W＝43.2 kW.
【答案】 (1)12.5 m/s (2)13.9 s
(3)4.16×105 J (4)43.2 kW
摩擦力做功的特点 1．滑动摩擦力和静摩擦力不做功 如图3－3甲所示，物块A从斜槽上滑下，最后停 在固定的平板车B上，在物块A与平板车B相对滑 动的过程中，平板车B所受的滑动摩擦力不做 功．
受力等情况均发生变化，则在考虑外力做功时，必 须根据不同情况分别对待． 若物体运动过程中包含几个不同的物理过程，解题 时可以分段考虑也可视全过程为一整体，用动能定 理解题，后者往往更为简捷．
在图3－4中，如果物体A随传送带一起匀速向上运 动，物体A所受静摩擦力与物体位移方向一致，静 摩擦力对物体A做正功．滑动摩擦力、空气阻力等 在曲线运动或者往复运动中，所做的功等于力和 路程的乘积．
例2 如图3－5所示，物体沿弧形轨道滑下后进入 足够长的水平传送带，传送带以图示方向匀速运 动，则传送带对物体做功情况可能是( )
图3－5
A．始终不做功
B．先做负功后做正功
C．先做正功后不做功 D．先做负功后不做功
【精讲精析】 设传送带速度大小为v1，物体刚滑上 传送带时的速度大小为v2.①当v1＝v2时，物体随传送 带一起匀速运动，故传送带与物体之间不存在摩擦力，
即传送带对物体始终不做功，A正确．②当v1<v2时， 物体相对传送带向右运动，物体受到的滑动摩擦力方
本章优化总结
知识网络构建
本
章
优
专题归纳整合
化
总
结
章末综合检测
知识网络构建
动
能功
的
变
化 与
功率Pபைடு நூலகம்
机
械 功 动能定理
专题归纳整合
功和功率的计算问题
1．功的求法 (1)恒力的功可根据W＝Fscosα计算． (2)变力的功可转化为恒力的功，如图3－1所示， 物体沿斜面上滑，然后又沿斜面滑回出发点的 过程中，摩擦力是变力(方向变)，但若将过程分 为两个阶段：上滑过程和下滑过程，则每个阶 段摩擦力是恒力，可由W＝Fscosα确定，然后求 代数和，即为全过程摩擦力的功．
度 vm′，有 vm′＝FP′＝76.02××110033 m/s＝8.33 m/s.
由运动学规律可以 求出匀加速行驶的时间与位移
t＝vma′＝80..363 s＝13.9 s，
s＝
vm′ 2a
2＝28×.303.62
m＝ 57. 82
m.
(3)由 W＝F·s 可求出汽车在匀加速阶段行驶时做功
为 W＝F·s＝7.2×103×57.82 J＝4.16×105 J.
向向左，则物体先做匀减速运动直到速度减为v1，再 做匀速运动，故传送带对物体先做负功后不做功，D 正确．③当v1>v2时，物体相对传送带向左运动，物 体受到的滑动摩擦力方向向右，则物体先做匀加速运
动直到速度达到v1，再做匀速运动，故传送带对物体 先做正功后不做功，B错误，C正确．
【答案】 ACD
动能定理的应用
(6)微元求和法．
(7)利用 F－s 图像法．在 F－s 图像中，图线与坐标
轴所包围的图形的面积即为力 F 做功的数值．
2．功率的计算
(1)平均功率：
P
＝W或 t
P
＝F
v
.
(2)瞬时功率：P＝Fvcosα.
例1 汽车发动机的功率为 60 kW，汽车的质量为 4 t，当它行驶在坡度为 0.02 的长直公路上时，如图 3－2 所示，所受阻力为车重的 0.1 倍(g 取 10 m/s2)， 求：
图3－4 如图3－4所示，在一与水平方向夹角为θ的传 送带上，有一物体A随传送带一起匀速向下运 动，在这里静摩擦力对物体A做负功．
3．滑动摩擦力和静摩擦力做正功 在图3－3甲中，如果平板车不固定，且地面光滑， 在物块A滑上平板车B的过程中，物块对平板车的 滑动摩擦力与平板车运动方向相同，在这里滑动 摩擦力对平板车做正功．
vm＝
km
P g＋m
＝60× 103 gsinα 4800
m/s＝12.5 m/s.
(2)汽车从静止开始，以 a＝0.6 m/s2 匀加速行驶，由
F＝ma 得，F′－f－mgsina＝ma，所以
F′＝ma＋ kmg＋mgsinα＝ 4.0×103×0.6 N＋ 4800
N＝7.2×103 N.
保持 这一牵引 力，汽车可 达到匀加 速行驶的最 大速
图3－3
如图3－3乙所示，有一水平圆形转盘绕竖直轴以ω 转动，在离轴心为r处有一质量为m的木块，随圆盘 一起做匀速圆周运动，在转动过程中，木块m有沿 半径向外运动的趋势，则它所受静摩擦力方向沿半
径指向圆心，所以该力始终与速度方向垂直，此种 情况下木块所受的静摩擦力对它不做功．
2．滑动摩擦力和静摩擦力做负功 在图3－3甲中，在物块A与平板车B相对滑动的过 程中，物块所受的滑动摩擦力对物块做负功．
1．应用动能定理解题的一般步骤及注意点 应用动能定理解题的一般步骤是： (1)选取研究对象，确定研究过程； (2)分析物体受力，明确做功情况； (3)根据初、末状态，确定初、末动能； (4)应用动能定理，列出方程求解． 应用动能定理解题应注意以下几点：
(1)正确分析物体受力，要考虑物体所受的所有外力， 包括重力． (2)有些力在物体运动全过程中不是始终存在的，若 物体运动过程中包含几个物理过程，物体运动状态、
(1)汽车所能达到的最大速度 vm. (2)若汽车从静止开始以0.6 m/s2的加速度做匀加 速直线运动，则此过程能维持多长时间？
(3)当汽车匀加速行驶的速度达到最大值时，汽 车做功多少？
(4)在10 s末汽车的瞬时功率为多大？ 【精讲精析】 (1)汽车在坡路上行驶，所受阻 力由两部分构成，即f＝kmg＋mgsinα＝(4000＋ 800) N＝4800 N. 又因为F＝f时，P＝f·vm，所以
图3－1 (3)根据W＝Pt计算某段时间内的功．如机车以恒定 功率启动时，牵引力是变力，但其做功快慢(P)是不 变的，故t时间内的功为Pt. (4)利用动能定理W合＝ΔEk计算总功或某个力的功， 特别是变力的功．
(5)由功能关系确定功，功是能量转化的量度，有多 少能量发生了转化，就应有力做了多少功．
(4)当 t＝10 s<13.9 s，说明汽车在 10 s 末时仍做匀加
速行驶，则汽车的 瞬时功率
Pt＝F·vt＝F·a·t＝7.2×103×0.6×10 W＝43.2 kW.
【答案】 (1)12.5 m/s (2)13.9 s
(3)4.16×105 J (4)43.2 kW
摩擦力做功的特点 1．滑动摩擦力和静摩擦力不做功 如图3－3甲所示，物块A从斜槽上滑下，最后停 在固定的平板车B上，在物块A与平板车B相对滑 动的过程中，平板车B所受的滑动摩擦力不做 功．
受力等情况均发生变化，则在考虑外力做功时，必 须根据不同情况分别对待． 若物体运动过程中包含几个不同的物理过程，解题 时可以分段考虑也可视全过程为一整体，用动能定 理解题，后者往往更为简捷．
在图3－4中，如果物体A随传送带一起匀速向上运 动，物体A所受静摩擦力与物体位移方向一致，静 摩擦力对物体A做正功．滑动摩擦力、空气阻力等 在曲线运动或者往复运动中，所做的功等于力和 路程的乘积．
例2 如图3－5所示，物体沿弧形轨道滑下后进入 足够长的水平传送带，传送带以图示方向匀速运 动，则传送带对物体做功情况可能是( )
图3－5
A．始终不做功
B．先做负功后做正功
C．先做正功后不做功 D．先做负功后不做功
【精讲精析】 设传送带速度大小为v1，物体刚滑上 传送带时的速度大小为v2.①当v1＝v2时，物体随传送 带一起匀速运动，故传送带与物体之间不存在摩擦力，
即传送带对物体始终不做功，A正确．②当v1<v2时， 物体相对传送带向右运动，物体受到的滑动摩擦力方
本章优化总结
知识网络构建
本
章
优
专题归纳整合
化
总
结
章末综合检测
知识网络构建
动
能功
的
变
化 与
功率Pபைடு நூலகம்
机
械 功 动能定理
专题归纳整合
功和功率的计算问题
1．功的求法 (1)恒力的功可根据W＝Fscosα计算． (2)变力的功可转化为恒力的功，如图3－1所示， 物体沿斜面上滑，然后又沿斜面滑回出发点的 过程中，摩擦力是变力(方向变)，但若将过程分 为两个阶段：上滑过程和下滑过程，则每个阶 段摩擦力是恒力，可由W＝Fscosα确定，然后求 代数和，即为全过程摩擦力的功．
度 vm′，有 vm′＝FP′＝76.02××110033 m/s＝8.33 m/s.
由运动学规律可以 求出匀加速行驶的时间与位移
t＝vma′＝80..363 s＝13.9 s，
s＝
vm′ 2a
2＝28×.303.62
m＝ 57. 82
m.
(3)由 W＝F·s 可求出汽车在匀加速阶段行驶时做功
为 W＝F·s＝7.2×103×57.82 J＝4.16×105 J.
向向左，则物体先做匀减速运动直到速度减为v1，再 做匀速运动，故传送带对物体先做负功后不做功，D 正确．③当v1>v2时，物体相对传送带向左运动，物 体受到的滑动摩擦力方向向右，则物体先做匀加速运
动直到速度达到v1，再做匀速运动，故传送带对物体 先做正功后不做功，B错误，C正确．
【答案】 ACD
动能定理的应用
(6)微元求和法．
(7)利用 F－s 图像法．在 F－s 图像中，图线与坐标
轴所包围的图形的面积即为力 F 做功的数值．
2．功率的计算
(1)平均功率：
P
＝W或 t
P
＝F
v
.
(2)瞬时功率：P＝Fvcosα.
例1 汽车发动机的功率为 60 kW，汽车的质量为 4 t，当它行驶在坡度为 0.02 的长直公路上时，如图 3－2 所示，所受阻力为车重的 0.1 倍(g 取 10 m/s2)， 求：
图3－4 如图3－4所示，在一与水平方向夹角为θ的传 送带上，有一物体A随传送带一起匀速向下运 动，在这里静摩擦力对物体A做负功．
3．滑动摩擦力和静摩擦力做正功 在图3－3甲中，如果平板车不固定，且地面光滑， 在物块A滑上平板车B的过程中，物块对平板车的 滑动摩擦力与平板车运动方向相同，在这里滑动 摩擦力对平板车做正功．
vm＝
km
P g＋m
＝60× 103 gsinα 4800
m/s＝12.5 m/s.
(2)汽车从静止开始，以 a＝0.6 m/s2 匀加速行驶，由
F＝ma 得，F′－f－mgsina＝ma，所以
F′＝ma＋ kmg＋mgsinα＝ 4.0×103×0.6 N＋ 4800
N＝7.2×103 N.
保持 这一牵引 力，汽车可 达到匀加 速行驶的最 大速
图3－3
如图3－3乙所示，有一水平圆形转盘绕竖直轴以ω 转动，在离轴心为r处有一质量为m的木块，随圆盘 一起做匀速圆周运动，在转动过程中，木块m有沿 半径向外运动的趋势，则它所受静摩擦力方向沿半
径指向圆心，所以该力始终与速度方向垂直，此种 情况下木块所受的静摩擦力对它不做功．
2．滑动摩擦力和静摩擦力做负功 在图3－3甲中，在物块A与平板车B相对滑动的过 程中，物块所受的滑动摩擦力对物块做负功．
1．应用动能定理解题的一般步骤及注意点 应用动能定理解题的一般步骤是： (1)选取研究对象，确定研究过程； (2)分析物体受力，明确做功情况； (3)根据初、末状态，确定初、末动能； (4)应用动能定理，列出方程求解． 应用动能定理解题应注意以下几点：
(1)正确分析物体受力，要考虑物体所受的所有外力， 包括重力． (2)有些力在物体运动全过程中不是始终存在的，若 物体运动过程中包含几个物理过程，物体运动状态、