高三物理二轮复习——功能关系
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空中课堂—功能专题
功和能单元知识体系
恒力功
W Fs cos 多
变力功
少
即时功率
P Fvcos 快
慢 平均功率
动能定理 机械能守恒
两大规律
动能
功 功和能 能
功能关系
势能
重力势能 弹性势能
P W t
重力、弹力、电场力、安培力做功对应？ 动能、势能、机械能变化对应？ 一对相互做用力做功对应？
过程关系
③能量方法
Pt
fs
1 2
mvm2 ax
0
v1＝
p ma＋f阻
F合 s1
1 2
mv12
0
v1 at1
Pm (t2
t1)
fs2
1 2
mvm2 ax
1 2
mv12
两种启动方式系列图像对比
v
vm
FO
F
阻PO
P
额
Ov
v
1
F
m
O
BC
v
v
BC
v1
m
A
t0
源自文库t F牵FO
t1 t0
t 抓住两速--两点
(动车组的极速? 功率与车速关系?)
图 5-1-3
(2)汽车启动问题中的几个概念
额定功率:机械或用电器正常工作状态下 能输出的最大功率.
实际功率:机器工作时实际输出的功率,实际功率一般小于或等于额定功率
牵引力F牵:汽车的F牵实质是主动轮受到的地面的静摩擦力,发动机功率P与F牵间 的关系P实=F牵v是能量守恒的结果 阻力F阻: 汽车F阻实质是从动轮受到的地面的静摩擦力和行驶时所受空气阻力
vm 匀
速
运
动
匀加速运动
X=1/2at2
变加速运动(a↓)
W=Pt
匀速运动
两种启动方式的动力学分析
恒功率启动
v↑
FN
a↓
f
F
G P一定,a↓ 加速运动
FN
vm a=0
FN
f
F
f
G P一定,a=0
G
匀速运动
恒加速度启动
v↑ a FN Ff
F,a一定 G 匀加速运动
v a
v↑ a↓ FN
a=0 vm
Ff
功与功率概念问题
功能关系的应用
综 合 应 用
0F
vm:汽车极速
t 阻OP
P
t1 t0
t v v1:匀加速最大速度
m A点:P实A=P额=F牵0v1
额
t Ov
t1 t0
B点:P额=F牵mvm=F阻vm
t
v
v1
m
1 F阻
1 F
O 11
F牵 F阻
1 F
0
(1)汽车启动问题基本特征,典型问题情境
汽车,火车,遥控车,起重机, 等含电动机/发动机的工具,通过电动机对外输出能量 从而等效提供牵引动力.物体在牵引力作用下的运动问题即汽车启动问题. 由于牵引力与牵引速度这个运动学量相关,往往存在运动与力的相互影响制约. 突破关键点在于:分析好运动过程,恰当运用相关公式.
t 保持vm匀速运动
变加速运动( a↓)
匀速运动
机车起动 模型
v
a
vm
v'
F
F
阻
o
t′
t
（2）机车以恒定加速度a起动:
a F F阻 m
P=Fv
当P=P额时:
a F F阻 m
v′= P额/ F
P额 = F v
a F F阻 m
当F=F阻时: a=0
v达到最大vm P额=F阻 vm
瞬时 关系
过程 关系
稳定 关系
三大关系
机车起动模型
关注功率制约 注意临界条件 突出三个关系 抓住五个公式
1、恒P启动 两种情景
2、恒a起动
机车起动 模型
v
F阻
F
v
vm
O
（1）机车以恒定功率P起动:
v P= F v
F F阻
a= m
当F=F阻时: a=0; 速度达vm
P=Fv=F阻 vm
vm=P/F阻
F
P一定,a↓ G 加速运动
v
v
vm
B
C vm:汽车极速
vm
v1 A
BC
v1:匀加速最大速度
O
t
O
t
①A,B,C三个状态的特征? ②分别画出相应的F-t图,P-t图,v-1/F图
机车起动模型解析
PP
稳定关系
①运动特征a＝0
基本关系
vmax
F
f
瞬时关系 ②牛顿定律
基本关系 P Fv
P V
— f阻＝ ma
计算功的八大方法:
（1）恒力的功----公式法 ：W = F S cosθ（F为恒力） （2）恒功率的功---公式法：W = P t 求功（P恒定）
（3）线性力的功--平均值法： （4）变力的功：A.微元法
B.替代法 C.功能关系法
（5）图像累积法（F—x图像面积）
（6）压力的功---模型法
W=Fd=Psd=PV
功和能单元知识体系
恒力功
W Fs cos 多
变力功
少
即时功率
P Fvcos 快
慢 平均功率
动能定理 机械能守恒
两大规律
动能
功 功和能 能
功能关系
势能
重力势能 弹性势能
P W t
重力、弹力、电场力、安培力做功对应？ 动能、势能、机械能变化对应？ 一对相互做用力做功对应？
过程关系
③能量方法
Pt
fs
1 2
mvm2 ax
0
v1＝
p ma＋f阻
F合 s1
1 2
mv12
0
v1 at1
Pm (t2
t1)
fs2
1 2
mvm2 ax
1 2
mv12
两种启动方式系列图像对比
v
vm
FO
F
阻PO
P
额
Ov
v
1
F
m
O
BC
v
v
BC
v1
m
A
t0
源自文库t F牵FO
t1 t0
t 抓住两速--两点
(动车组的极速? 功率与车速关系?)
图 5-1-3
(2)汽车启动问题中的几个概念
额定功率:机械或用电器正常工作状态下 能输出的最大功率.
实际功率:机器工作时实际输出的功率,实际功率一般小于或等于额定功率
牵引力F牵:汽车的F牵实质是主动轮受到的地面的静摩擦力,发动机功率P与F牵间 的关系P实=F牵v是能量守恒的结果 阻力F阻: 汽车F阻实质是从动轮受到的地面的静摩擦力和行驶时所受空气阻力
vm 匀
速
运
动
匀加速运动
X=1/2at2
变加速运动(a↓)
W=Pt
匀速运动
两种启动方式的动力学分析
恒功率启动
v↑
FN
a↓
f
F
G P一定,a↓ 加速运动
FN
vm a=0
FN
f
F
f
G P一定,a=0
G
匀速运动
恒加速度启动
v↑ a FN Ff
F,a一定 G 匀加速运动
v a
v↑ a↓ FN
a=0 vm
Ff
功与功率概念问题
功能关系的应用
综 合 应 用
0F
vm:汽车极速
t 阻OP
P
t1 t0
t v v1:匀加速最大速度
m A点:P实A=P额=F牵0v1
额
t Ov
t1 t0
B点:P额=F牵mvm=F阻vm
t
v
v1
m
1 F阻
1 F
O 11
F牵 F阻
1 F
0
(1)汽车启动问题基本特征,典型问题情境
汽车,火车,遥控车,起重机, 等含电动机/发动机的工具,通过电动机对外输出能量 从而等效提供牵引动力.物体在牵引力作用下的运动问题即汽车启动问题. 由于牵引力与牵引速度这个运动学量相关,往往存在运动与力的相互影响制约. 突破关键点在于:分析好运动过程,恰当运用相关公式.
t 保持vm匀速运动
变加速运动( a↓)
匀速运动
机车起动 模型
v
a
vm
v'
F
F
阻
o
t′
t
（2）机车以恒定加速度a起动:
a F F阻 m
P=Fv
当P=P额时:
a F F阻 m
v′= P额/ F
P额 = F v
a F F阻 m
当F=F阻时: a=0
v达到最大vm P额=F阻 vm
瞬时 关系
过程 关系
稳定 关系
三大关系
机车起动模型
关注功率制约 注意临界条件 突出三个关系 抓住五个公式
1、恒P启动 两种情景
2、恒a起动
机车起动 模型
v
F阻
F
v
vm
O
（1）机车以恒定功率P起动:
v P= F v
F F阻
a= m
当F=F阻时: a=0; 速度达vm
P=Fv=F阻 vm
vm=P/F阻
F
P一定,a↓ G 加速运动
v
v
vm
B
C vm:汽车极速
vm
v1 A
BC
v1:匀加速最大速度
O
t
O
t
①A,B,C三个状态的特征? ②分别画出相应的F-t图,P-t图,v-1/F图
机车起动模型解析
PP
稳定关系
①运动特征a＝0
基本关系
vmax
F
f
瞬时关系 ②牛顿定律
基本关系 P Fv
P V
— f阻＝ ma
计算功的八大方法:
（1）恒力的功----公式法 ：W = F S cosθ（F为恒力） （2）恒功率的功---公式法：W = P t 求功（P恒定）
（3）线性力的功--平均值法： （4）变力的功：A.微元法
B.替代法 C.功能关系法
（5）图像累积法（F—x图像面积）
（6）压力的功---模型法
W=Fd=Psd=PV