高考物理冲刺专题复习课件第七章 第三讲 功率

欢迎进入物理课堂 1 功和功率 2 动能和动能定理 3 重力做功和重力势能 4 弹性势能 5 功能关系 机械能守恒定律及其应用 实验 探究动能定理实验 验证机械能守恒定律 本章考查的热点是功和功率 动能定理 机械能守恒定律及功能关系的理解及应用 题型较全 选择题 实验题 计算题都有 本章知识多与直线运动 圆周运动 电磁场中粒子的运动等相联系 命制综合性较强的题目 难度中等以上 复习时要在掌握动能定理 能量守恒的基础上 加大与牛顿运动定律 运动的合成与分解 圆周运动 电磁学等核心内容的综合训练 熟练地应用能量的观点求解各种问题 还要密切关注联系生活 生产实际 现代科技及能源环保的问题 一 功1 做功的两个要素 1 力 2 物体在上发生的位移 2 公式 W Flcos 是力和位移方向间的夹角 此公式只适用于恒力做功 力的方向 3 功的正负判断主要根据力的方向和位移方向的夹角 判断 正功 不做功 负功 克服这个力做功 二 功率1 定义 功跟完成这些功所用的比值 2 物理意义 功率表示做功的 功率大则做功 功率小则做功 时间 快慢 快 慢 平均功率 4 额定功率 机械在正常条件下可以工作的功率 一般在机械的铭牌上标明 5 实际功率 机械工作时输出的功率 要求小于等于额定功率 长时间 最大 实际 特别提醒 1 P Fvcos 可以理解为速度v与力沿速度方向的分量Fcos 的乘积 也可以不分解力而分解速度 将公式理解为力F与速度沿力的方向上的分量vcos 的乘积 2 发动机功率的表达式为P Fv 其中F为机车的牵引力 而不是机车的合外力 1 关于功的概念 下列说法中正确的是 A 力对物体做功多 说明物体的位移一定大B 力对物体做功少 说明物体受的力一定小C 力对物体不做功 说明物体一定没有位移D 功的多少是由力的大小和物体在力的方向上的位移大小确定的 解析 功的大小由力的大小 物体位移的大小及力和物体位移方向夹角的余弦值的大小决定 即由力的大小和物体在力的方向上的位移的大小来决定 故D正确 答案 D 2 用水平恒力F作用在质量为M的物体上 使之在光滑的水平面上沿力的方向移动距离l 恒力做功为W1 再用该恒力作用于质量为m的物体上 使之在粗糙的水平面上移动同样距离l 恒力做功为W2 则两次恒力做功的关系是 A W1 W2B W1 W2C W1 W2D 无法确定 解析 由W Flcos 可知 两种情况下 物体前进的位移相同 水平拉力F也相同 故有W1 W2 C正确 答案 C 3 关于功率的概念 以下说法中正确的是 A 功率大说明物体做功多B 功率小说明物体做功少C 机器做功越多 其功率就越大D 机器做功越快 其功率就越大 解析 功率是表示力对物体做功快慢的物理量 机器做功越快功率越大 故D正确 答案 D 4 为了响应国家的 节能减排 号召 某同学采用了一个家用汽车的节能方法 在符合安全行驶要求的情况下 通过减少汽车后备箱中放置的不常用物品和控制加油量等措施 使汽车负载减少 假设汽车以72km h的速度匀速行驶时 负载改变前 后汽车受到的阻力分别为2000N和1950N 请计算该方法使汽车发动机输出功率减少了多少 答案 1 103W 解析 v 72km h 20m s 由P Fv得P1 F1v Ff1v P2 F2v Ff2v 故 P P1 P2 Ff1 Ff2 v 1 103W 典例启迪 例1 如图5 1 1所示 质量为m的物体静止在倾角为 的斜面上 物体与斜面的动摩擦因数为 现使斜面水平向左匀速移动距离l 求 图5 1 1 1 摩擦力对物体做的功为多少 物体与斜面相对静止 2 斜面对物体的弹力做的功为多少 3 重力对物体做的功为多少 4 斜面对物体做的功又是多少 各力对物体所做的总功是多少 思路点拨 根据平衡条件求出各力的大小 再应用功的公式W Flcos 求出各力的功 2 弹力FN对物体做功 WFN FNlcos 90 mglsin cos 3 重力G做功WG mglcos90 0 4 斜面对m的作用即FN和Ff的合力 其方向竖直向上 大小等于mg m处于平衡状态 则W斜 F合 lcos90 mglcos90 0 各力对物体所做的总功是求各力做功的代数和 即 W总 WFf WFN WG 0 答案 1 mglsin cos 2 mglcos sin 3 0 4 00 归纳领悟 求力做功的大小时 需分清是求哪个力的功 是恒力还是变力 恒力的功可以用功的公式W Flcos 直接求解 变力的功一般用功能关系求解 另外物体受到多个外力作用时 计算合外力的功 要考虑各个外力共同做功产生的效果 一般有如下两种方法 1 先由力的合成与分解法或根据牛顿第二定律求出合力F合 然后由W F合lcos 计算 2 由W Flcos 计算各个力对物体做的功W1 W2 Wn 然后将各个外力所做的功求代数和 即W合 W1 W2 Wn 题组突破 1 如图5 1 2所示水平地面上有三个底面相同 倾角分别为30 45 60 的固定斜面 三个斜面与物体间的动摩擦因数相同 同一物体沿三个斜面从顶端开始由静止下滑到底部的过程中 克服图5 1 2摩擦力做功最多的斜面是 A 倾角为30 的斜面B 倾角为45 的斜面C 倾角为60 的斜面D 一样多 答案 D 2 全运向前冲 电视娱乐活动曾受到全国观众喜爱 其中不少选手在 大转盘 上落水 某人质量为m 与转盘之间的动摩擦因数为 则人在半径为R的转盘边缘随转盘转一周 转盘对人做的功是 A mg 2 RB mgRC 2 mgRD 0 解析 人随转盘做匀速圆周运动 静摩擦力提供向心力 故指向圆心 人在转动过程中 转盘对人静摩擦力的方向始终和人运动方向垂直 故转盘对人所做的功为0 D正确 答案 D 3 跳绳是一项健身运动 设某运动员的质量为50kg 他一分钟跳绳180次 假定在每次跳跃中 脚与地面的接触时间占跳跃一次所需时间的2 5 则该运动员跳绳时在上升阶段克服重力做功的平均功率是多少 g取10m s2 答案 250W 典例启迪 例2 质量为m的物体静止在光滑水平面上 从t 0时刻开始受到水平力的作用 力的大小F与时间t的关系如图5 1 3所示 力的方向保持不变 则 图5 1 3 A B C D 答案 D 归纳领悟 题组突破 4 如图5 1 4所示 分别用F1 F2 F3将质量为m的物体由静止沿同一光滑斜面以相同的加速度从斜面底端拉到斜面的顶端 物体到达斜面顶端时 力F1 F2 F3的功率关系为 图5 1 4A P1 P2 P3B P1 P2 P3C P3 P2 P1D P1 P2 P3 解析 设物体的质量为m 三种情况下物体的加速度a相同 据牛顿第二定律得F1 mgsin ma F2cos mgsin ma F3cos mgsin ma 所以F1 F2cos F3cos 在速度方向上的分量都相同 又因加速度相同 斜面长度相同 所以三种情况下到达斜面顶端时的速度相等 所以据功率公式可知P1 P2 P3 故选A 答案 A 5 一物块放在水平面上 在水平拉力F作用下做直线运动 运动的v t图象如图5 1 5所示 则有关该力F的功率P t图象可能是图5 1图5 1 5 6中的 图5 1 6 A B C D 解析 由于题目未讲水平面是否光滑 故应分情况讨论 若水平面光滑 0 t1段F为恒力 速度线性增加 故功率也线性增大 t1 t2段F为零 功率为零 t2 t3段F反向 仍为恒力 速度线性减小 故功率也线性减小 若水平面不光滑 由于t1 t2时刻后一小段时间内 F突然减小 故功率突然减小 答案 C 典例启迪 例3 2011 福州模拟 一汽车的额定功率P0 6 104W 质量m 5 103kg 在平直路面上行驶时阻力是车重的0 1倍 若汽车从静止开始以加速度a 0 5m s2做匀加速直线运动 g取10N kg 求 1 汽车保持加速度不变的时间 2 汽车实际功率随时间变化的关系 3 此后汽车运动所能达到的最大速度 思路点拨 汽车开始做匀加速运动 牵引力F和阻力恒定 随着速度增加 它的实际功率逐渐增大 直到Fv等于额定功率为止 此后汽车保持额定功率不变 速度增大 牵引力减小 做加速度逐渐减小的加速运动 直到牵引力等于阻力为止 答案 1 16s 2 P1 m g a at 3 12m s 归纳领悟 在分析汽车启动问题时 要先分清是恒定功率启动还是匀加速启动 匀加速启动时要分析清楚发动机的功率是否达到额定功率 达到额定功率后汽车以恒定功率运动 牵引力随速度的增大而减小 不能再用匀变速直线运动的规律求解 而要结合动能定理分析 机车两种启动方式的比较 题组突破 6 一起重机的钢绳由静止开始匀加速提起质量为m的重物 当重物的速度为v1时 起重机的有用功率达到最大值P 以后起重机保持该功率不变 继续提升重物 直到以最大速度v2匀速上升为止 物体上升的高度为h 则整个过程中 下列说法错误的是 答案 A 7 汽车在平直公路上以速度v0匀速行驶 发动机功率为P 牵引力为F0 t1时刻 司机减小了油门 使汽车的功率立即减小一半 并保持该功率继续行驶 到t2时刻 汽车又恢复了匀速直线运动 设整个过程中汽车所受的阻力不变 如图5 1 7所示中关于汽车牵引力F 汽车速度v在这个过程中随时间t变化的图象中正确的是 图5 1 7A B C D 答案 B 15分 一辆汽车的质量是5 103kg 发动机的额定功率为60kW 汽车所受阻力恒为5000N 如果汽车从静止开始以0 5m s2的加速度做匀加速直线运动 功率达到最大后又以额定功率运动了一段距离 最终汽车达到了最大速度 在刚达到最大速度时 汽车运动了125m 问在这个过程中 汽车发动机的牵引力做了多少功 自主尝试 试一试 能否做到正确解答 错解2 将整个运动看成牵引力恒定的匀加速直线运动 首先由牛顿第二定律得牵引力F ma Ff 7500N所以牵引力做功W Fx 7500 125J 9 375 105J 答案 9 85 105J 点击下图进入 创新演练 大冲关 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全