高考物理总复习 第5章 机械能守恒定律（第1课时）功 功率课件1

考纲要求知 识 内 容 考 试 要 求 备 考 方 略必 考 加 试追 寻 守 恒 量 能量 b 1.本 章 内 容 在 学 考 中 常 以 单 选 题 形 式 出 现 ，考 查 突 出 功 、 功 率 、 动 能 和 动 能 定 理 、 机械 能 守 恒 定 律 、 能 量 守 恒 等 内 容 。2.本 章 内 容 在 学 考 中 可 与 牛 顿 运 动 定 律 、曲 线 运 动 等 内 容 相 结 合 的 综 合 考 查 ， 以 选择 题 和 计 算 题 的 形 式 出 现 。3.本 章 内 容 也 可 与 牛 顿 运 动 定 律 、 曲 线 运 动 、 电 磁 学 知 识 综 合 以 计 算 题 的 形 式 出 现在 选 考 中 。功 c c功 率 c c重 力 势 能 c c弹 性 势 能 b b动 能 和 动 能 定 理 d d机 械 能 守 恒 定 律 d d能 量 守 恒 定 律 与 能源 c d 第 1 课 时 功 功 率 基 础 过 关 1.守 恒 的 含 义 ： 无 论 经 历 怎 样 的 运 动 变 化 ， 能 量 总 保 持 不 变 ， 我们 称 之 为 守 恒 。2.动 能 、 势 能 ： 物 体 由 于 _而 具 有 的 能 量 叫 做 动 能 。 相 互 作用 的 物 体 凭 借 其 _而 具 有 的 能 量 叫 做 势 能 。考点一功(c/c)运 动位 置 3.做功的两个要素(1)作 用 在 物 体 上 的 _；(2)物 体 在 _上 发 生 的 位 移 。4.公式：W _(1)是 力 与 _方 向 之 间 的 夹 角 ， l为 物 体 对 地 的 位 移 。(2)该 公 式 只 适 用 于 _做 功 。力力 的 方 向Flcos 位 移 恒 力 5.功的正负夹 角 功 的 正 负90 力 对 物 体 做 _90 力 对 物 体 _90 力 对 物 体 做 _或 说 成 物 体 克 服 这个 力 做 了 功正 功不 做 功负 功 【过关演练】1.如 图 所 示 ， 坐 在 雪 橇 上 的 人 与 雪 橇 的 总 质 量 为 m， 在 与 水 平 面成 角 的 恒 定 拉 力 F作 用 下 ， 沿 水 平 地 面 向 右 移 动 了 一 段 距 离 l。已 知 雪 橇 与 地 面 间 的 动 摩 擦 因 数 为 ， 雪 橇 受 到 的 ( )A.支 持 力 做 功 为 mgl B.重 力 做 功 为 mglC.拉 力 做 功 为 Flcos D.滑 动 摩 擦 力 做 功 为 mgl 解析根据功的定义式，支持力和重力做功均为0，拉力做功为Flcos ，滑动摩擦力f(mgFsin )，做功为(mgFsin )l，故只有C项对。答案C 2.(2014浙江7月学考)一 飞 船 返 回 舱 进 入大 气 层 后 ， 在 离 地 面 20 km处 打 开 减 速伞 ， 如 图 所 示 。 在 返 回 舱 减 速 下 降 的 过程 中 ( )A.合 力 做 负 功B.重 力 做 负 功C.空 气 阻 力 做 正 功D.伞 绳 拉 力 做 正 功 解析飞船返回舱在减速下降过程中，空气阻力向上，重力向下，合力向上，绳拉力向上，而位移向下，故合力做负功，重力做正功，空气阻力做负功，绳的拉力做负功，故A正确，B、C、D错误。答案A 要 点 突 破 要点一判断力是否做功及做正、负功的方法1.看 力 F的 方 向 与 位 移 l的 方 向 间 的 夹 角 常 用 于 恒 力 做 功 的情 形 。2.看 力 F的 方 向 与 速 度 v的 方 向间 的 夹 角 常 用 于 曲 线运 动 的 情 形 。3.根 据 动 能 的 变 化 ： 动 能 定 理 描 述了 合 外 力 做 功 与 动 能 变 化 的 关 系 ，即 W 合 Ek末 Ek初 ， 当 动 能 增 加 时 合 外 力 做 正 功 ； 当 动 能 减少 时 ， 合 外 力 做 负 功 。 【例1】 如 图 所 示 ， 自 动 卸 货 车 静 止 在 水 平 地 面 上 ， 在 液 压 机 的作 用 下 ， 车 厢 与 水 平 方 向 的 夹 角 缓 慢 增 大 ， 这 个 过 程 中 车 厢 内货 物 始 终 相 对 车 厢 静 止 ， 下 列 说 法 正 确 的 是 ( )A.货 物 受 到 的 静 摩 擦 力 减 小B.地 面 对 货 车 有 水 平 向 右 的 摩 擦 力C.货 物 受 到 的 支 持 力 对 货 物 做 正 功 D.货 物 受 到 的 摩 擦 力 对 货 物 做 负 功 解析货物受到静摩擦力fmgsin ，增大，f增大，A错误；根据力的方向与货物运动方向关系知，支持力做正功，摩擦力不做功，C正确，D错误；地面对货车的摩擦力为零，B错误。答案C 要点二功的计算1.恒力做功 其 中 l是 相 对 地 的 位 移 解析小球从开始运动到停止的过程中，下降的高度为：hl(1cos )，所以小球的重力对小球做功WGmgl(1cos )，故选项A正确；初末动能都为0，根据动能定理，小球从开始运动到停止的过程中小球受到的合外力做功为0，空气的阻力对小球做功WfWGmgl(1cos )，故选项B、C错误；由于细线的拉力始终与运动的方向垂直，所以细线的拉力不做功，细线的拉力的功率为0，故选项D错误。答案A 要点三几种常见力做功的特点1.一 对 作 用 力 跟 反 作 用 力 的 功 的 代 数 和 不 一 定 为 零 。 这 是 因 为 虽然 一 对 相 互 作 用 力 的 大 小 相 等 、 方 向 相 反 ， 但 相 互 作 用 物 体 的位 移 由 它 们 的 初 速 度 和 合 外 力 等 情 况 决 定 ， 不 存 在 必 然 的 联 系 。 2.静摩擦力做功的特点(1)静 摩 擦 力 可 以 做 正 功 ， 也 可 以 做 负 功 ， 还 可 以 不 做 功 。 (2)在 静 摩 擦 力 做 功 的 过 程 中 ， 只 有 机 械 能 从 一 个 物 体 转 移 到 另一 个 物 体 ， 而 没 有 机 械 能 转 化 为 其 他 形 式 的 能 量 。 (3)相 互 摩 擦 的 系 统 ， 一 对 静 摩 擦 力 所 做 功 的 代 数 和 总 等 于 零 。 3.滑动摩擦力做功的特点(1)滑 动 摩 擦 力 可 以 对 物 体 做 正 功 ， 也 可 以 做 负 功 ， 还 可 以 不 做功 (如 相 对 运 动 的 两 物 体 之 一 相 对 地 面 静 止 ， 则 滑 动 摩 擦 力 对 该物 体 不 做 功 )。 (2)在 相 互 摩 擦 的 物 体 系 统 中 ， 一 对 相 互 作 用 的 滑 动 摩 擦 力 ， 对物 体 系 统 所 做 总 功 的 多 少 与 路 径 有 关 ， 其 值 是 负 值 ， 绝 对 值 等于 摩 擦 力 与 相 对 位 移 的 积 ， 即 W Fx相 对 ， 表 示 物 体 系 统 损 失了 机 械 能 ， 克 服 了 摩 擦 力 做 功 ， 即 E 损 Q Fx相 对 (摩 擦 生 热 )。 (3)一 对 滑 动 摩 擦 力 做 功 的 过 程 中 能 量 的 转 化 和 转 移 的 情 况 ： 一是 某 一 物 体 的 部 分 机 械 能 转 移 到 另 一 个 物 体 上 ； 二 是 部 分 机 械能 转 化 为 内 能 ， 此 部 分 能 量 就 是 系 统 机 械 能 的 损 失 量 。 【例3】 如 图 所 示 ， 木 块 A、 B叠 放 在 光 滑 水 平 地 面 上 ， A、 B之间 不 光 滑 ， 用 水 平 力 F拉 B， 使 A、 B一 起 沿 光 滑 水 平 面 加 速 运 动 ，设 A、 B间 的 摩 擦 力 为 f， 则 以 下 说 法 错 误 的 是 ( )A.F对 B做 正 功 ， 对 A不 做 功B.f对 B做 负 功 ， 对 A做 正 功C.f对 A不 做 功 ， 对 B做 负 功D.f对 A和 B组 成 的 系 统 做 功 为 0 解析A、B一起沿光滑水平面加速运动，它们的位移相等，F作用在B上，没有作用在A上，且A、B向前做加速运动，在力F的方向上发生了位移，由WFl可知F对B做正功，对A不做功，故选项A正确；B对A的摩擦力向右，A对B的摩擦力向左，而位移水平向右，由WFlcos 可知，f对B做负功，对A做正功，选项B正确，C错误；f对A做功为WAf l，f对B作功为WBf l，故f对A、B组成的系统做功为WWAWB0，故f对A和B组成的系统不做功，选项D正确。答案C 精 练 题 组 1.一 人 乘 电 梯 从 1楼 到 20楼 ， 在 此 过 程 中 经 历 了 先 加 速 ， 后 匀 速 ，再 减 速 的 运 动 过 程 ， 则 电 梯 对 人 的 支 持 力 的 做 功 情 况 是 ( )A.加 速 时 做 正 功 ， 匀 速 时 不 做 功 ， 减 速 时 做 负 功B.加 速 时 做 正 功 ， 匀 速 和 减 速 时 做 负 功C.加 速 和 匀 速 时 做 正 功 ， 减 速 时 做 负 功D.始 终 做 正 功解析在加速、匀速、减速的过程中，支持力与人的位移方向始终相同，所以支持力始终对人做正功，故D正确。答案D 2.如 图 所 示 ， 同 一 物 体 在 大 小 相 同 、 方 向 不 同 的 力 F的 作 用 下 ， 在光 滑 水 平 面 上 移 动 了 一 段 相 同 的 位 移 x， 两 种 情 况 下 力 所 做 的 功分 别 为 Wa、 Wb， 下 列 表 述 正 确 的 是 ( )A.W a Wb B.Wa WbC.Wa Wb D.Wa Wb 解析由功的计算式可得WaFxcos 30，WbFxcos 30，A正确。答案A 3.(2014浙江1月学考)质 量 为 m的 物 体 受 一 水 平 力 F作 用 在 光 滑 的水 平 面 上 通 过 x的 位 移 ， 该 力 做 功 为 W； 若 把 物 体 放 在 某 一 粗 糙的 水 平 面 上 ， 受 同 样 水 平 力 F作 用 做 匀 速 直 线 运 动 ， 通 过 相 同 的位 移 x， 则 该 力 做 功 为 ( )A.大 于 W B.小 于 W C.W D.0解析做功要明确是哪个力做功，由功的定义式得WFx，与是否受其他力无关，故C项正确。答案C 4.起 重 机 以 1 m/s2的 加 速 度 将 质 量 为 1 000 kg的 货 物 由 静 止 开 始 匀加 速 向 上 提 升 ， 若 g取 10 m/s2， 则 在 1 s内 起 重 机 对 货 物 所 做 的功 是 ( )A.500 J B.4 500 JC.5 000 J D.5 500 J 答案D 5.质 量 为 m的 物 体 静 止 在 倾 角 为 的 斜 面 上 ， 用 水 平 推 力 F使 斜 面体 向 左 水 平 匀 速 移 动 距 离 l， 物 体 与 斜 面 体 始 终 保 持 相 对 静 止 ，如 图 所 示 ， 求 ：(1)物 体 所 受 各 力 对 它 做 的 功 各 是 多 少 ？ (2)斜 面 体 对 物 体 做 的 功 又 是 多 少 ？ 解析(1)物体受力方向及位移方向如图所示，因物体匀速移动，则支持力 FNmgcos ，静摩擦力Ffmgsin ，因mg、FN、Ff均为恒力，由WFlcos 可得重力做的功WG0，支持力做的功WNmgcos lcos(90)mglsin cos ，静摩擦力做的功Wfmgsin lcos(180)mglsin cos 。 (2)斜面体对物体的作用力有两个，即支持力FN和静摩擦力Ff。斜面体对物体做的功应是这两个力的合力做的功，也就等于这两个力做功的代数和，故斜面体对物体做的功为WWNWf0。答案(1)重 力 做 功 0 支 持 力 做 功 mglsin cos 摩 擦 力 做 功 mglsin cos (2)0 【方法总结】(1)计算功时需先判断恒力做功还是变力做功，然后依据相应的方法求解。(2)熟悉各种力做功的特点是今后掌握能量观点处理问题的关键。 考点二功率(c/c)1.定义： 功 与 完 成 这 些 功 所 用 时 间 的 _。2.物理意义：描 述 力 对 物 体 _。3.公式(1)P ， P为 时 间 t内 的 _ 。(2)P _ v为 平 均 速 度 ， 则 P为 _。 v为 瞬 时 速 度 ， 则 P为 _。 比 值做 功 的 快 慢平 均 功 率Fv 平 均 功 率瞬 时 功 率 4.额定功率： 机 械 _时 输 出 的 _功 率 。5.实际功率：机 械 _时 输 出 的 功 率 。 要 求 _额 定 功 率 。 正 常 工 作 最 大实 际 工 作 小 于 或 等 于 【过关演练】1.如 图 所 示 ， 质 量 为 m的 物 体 放 在 光 滑 的 水 平 面 上 ， 两 次 用 力 拉 物体 ， 都 使 物 体 由 静 止 开 始 ， 以 相 同 的 加 速 度 移 动 同 样 的 距 离 ， 第一 次 拉 力 F1的 方 向 水 平 ， 第 二 次 拉 力 F2的 方 向 与 水 平 方 向 成 角斜 向 上 ， 在 此 过 程 中 ， 两 力 的 平 均 功 率 分 别 为 P1和 P2， 则 ( )A.P 1P2 D.无 法 判 断 解析两次拉力作用下，物体都从静止开始，以相同的加速度移动同样的距离，则物体两次运动时间相同，获得的速度相同，也就是说两次拉力做功相同，做功的时间相同，平均功率相同，故B正确。答案B 2.(2015浙江10月学考)快 艇 在 运 动 中 受 到 的 阻 力 与 速 度 的 平 方 成正 比 (即 Ff kv2)。 若 油 箱 中 有 20 L燃 油 ， 当 快 艇 以 10 m/s匀 速 行驶 时 ， 还 能 行 驶 40 km； 假 设 快 艇 发 动 机 的 效 率 保 持 不 变 ， 则 快艇 以 20 m/s匀 速 行 驶 时 ， 还 能 行 驶 ( )A.80 km B.40 km C.10 km D.5 km答案C 要 点 突 破 要点一求解功率时应注意的“三个”问题1.首 先 要 明 确 所 求 功 率 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 。 答案C 答案B 精 练 题 组 1.(2016浙江余姚中学期中)质 量 为 1 kg的 物 体 做 自 由 落 体 运 动 ，下 落 1 s时 重 力 的 瞬 时 功 率 为 (g取 10 m/s2)( )A.5 W B.10 WC.50 W D.100 W解析1 s末的速度为：vgt10 m/s，所以第1 s末重力的瞬时功率为：Pmgv100 W，故选项D正确。答案D 2.一 艘 轮 船 以 15 m/s的 速 度 匀 速 直 线 航 行 ， 它 所 受 到 的 阻 力 为1.2 107 N， 发 动 机 的 实 际 功 率 为 ( )A.1.8 105 kW B.9.0 104 kWC.8.0 104 kW D.8.0 103 kW解析轮船匀速运动，牵引力等于阻力，所以Pfv1.2 107 15 W1.8 105 kW，A正确。答案A 3.起 重 机 以 0.5 m/s的 速 度 将 质 量 为 300 kg的 重 物 匀 速 提 升 了 2 m；此 过 程 中 起 重 机 做 功 为 (g取 10 m/s2)( )A.3 000 J B.6 000 JC.15 000 J D.60 000 J解 析 重 物 匀 速 提 升 过 程 中 起 重 机 做 功 等 于 克 服 重 力 做 的 功 ，所 以 起 重 机 做 功 W mgh 6 000 J， B正 确 。答案 B 4.自 由 下 落 的 物 体 ， 在 第 1 s内 、 第 2 s内 、 第 3 s内 重 力 的 平 均 功 率之 比 为 ( )A.1 1 1 B.1 2 3 C.1 3 5 D.1 4 9答案C 答案B 【方法总结】求功率时应注意的问题(1)首先要明确所求功率是平均功率还是瞬时功率，对应于某一过程的功率为平均功率，对应于某一时刻的功率为瞬时功率。(2)求功率大小时要注意F与v方向间的夹角对结果的影响。