高考物理一轮复习第六章机械能第1讲功功率课件.ppt

第1讲功功率 知识梳理一 功1 做功的两个要素 1 作用在物体上的 力 2 物体在力的方向上 发生的位移 2 公式 W Flcos 1 是力与 位移方向之间的夹角 l为物体对地的位移 2 该公式只适用于 恒力做功 3 功的正负 二 功率1 定义 功与完成这些功所用时间的 比值 2 物理意义 描述力对物体 做功的快慢 3 公式 1 P P为时间t内的 平均功率 2 P Fvcos 为F与v的夹角 v为平均速度 则P为平均功率 v为瞬时速度 则P为瞬时功率 1 多选 一个力对物体做了负功 则说明 A 这个力一定阻碍物体的运动B 这个力不一定阻碍物体的运动C 这个力的方向与物体位移方向的夹角 90 D 这个力的方向与物体位移方向的夹角 90 答案AC由功的表达式W Flcos 知 当 90 时 cos 0 力对物体做负功 此力阻碍物体的运动 故A C对 AC 2 多选 用起重机提升货物 货物上升过程中的v t图像如图所示 在t 3s到t 5s内 重力对货物做的功为W1 绳索拉力对货物做的功为W2 货物所受合力做的功为W3 则 A W1 0B W2 0C W2 0D W3 0 答案BD由图知在t 3s到t 5s内 货物减速上升 拉力F0 B正确 C不正确 重力mg做负功 W1 0 A不正确 BD 3 如图所示 质量为M的物体放在光滑水平地面上 受到与水平方向成 角的恒定拉力F作用 从静止开始沿水平地面运动 在时间t内 拉力F对物体所做的功为W 若仅改变上述某一个量 物体还是从静止开始沿水平地面运动 下列可使拉力做的功为2W的是 A 物体质量减小为B 拉力增大为2FC 做功时间增长为2tD 角从60 变为0 A 答案A由Fcos Ma及W Fcos at2可得 W 要使拉力做的功变为2W 可使F F 或t t 或M 或cos cos 由此可知选项A正确 4 一个质量为m的小球做自由落体运动 那么 在时间t内重力对它做功的平均功率及在t末重力做功的瞬时功率P分别为 A mg2t2 P mg2t2B mg2t2 P mg2t2C mg2t P mg2tD mg2t P 2mg2t 答案C时间t内重力做功的平均功率 mg2t t末重力做功的瞬时功率P Fv mg gt mg2t 故C正确 C 5 设汽车在启动阶段所受阻力恒定并做匀加速直线运动 则在此过程中 A 牵引力增大 功率增大B 牵引力不变 功率增大C 牵引力增大 功率不变D 牵引力不变 功率不变 答案B汽车在启动阶段做匀加速直线运动 其加速度为定值 由F f ma知牵引力F不变 又由P Fv知功率P增大 B正确 B 深化拓展 考点一功的理解和计算 考点二功率分析与计算 考点三机车启动 深化拓展考点一功的理解和计算1 功的正负的理解和判断 1 功的正负的物理意义 2 判断正负功的方法 从力和位移的夹角大小判断 0 90 做正功 90 180 做负功 90 不做功 从力和速度的夹角大小判断 0 90 做正功 90 180 做负功 90 不做功 根据功能关系判断 物体的能量增加 外力做正功 物体的能量减少 外力做负功 2 功的计算 1 恒力做功的计算公式W Flcos 2 变力做功的计算 用动能定理W Ek或功能关系W E计算 做功的功率一定时 用功率和时间计算 W Pt 根据力 F 位移 l 图像的物理意义计算力对物体所做的功 如图中阴影部分的面积在数值上等于力在各过程所做功的大小 横轴上方的面积表示做正功横轴下方的面积表示做负功 3 总功的计算 先求物体所受的合外力 再求合外力的功 先求每个力做的功 再求各功的代数和 1 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 则电梯支持力对人做功情况是 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 答案D力对物体做功的表达式为W Flcos 0 90 时 F做正功 90 时 F不做功 90 180 时 F做负功 支持力始终竖直向上 与位移同向 0 故支持力始终做正功 D正确 D 1 2 多选 一物体在水平面上 受恒定的水平拉力和摩擦力作用沿直线运动 已知在第1秒内合力对物体做的功为45J 在第1秒末撤去拉力 其v t图像如图所示 g取10m s2 则 A 物体的质量为10kgB 物体与水平面间的动摩擦因数为0 2C 第1秒内摩擦力对物体做的功为60JD 第1秒内拉力对物体做的功为60J AD 答案AD由功的物理意义知第1秒内合力对物体做的功等于物体获得的动能 即W合 45J 又由图可知第1秒末速度v 3m s 解得m 10kg 故A正确 撤去拉力后加速度的大小a m s2 1m s2 摩擦力Ff ma 10N 又Ff mg 解出 0 1 故B错误 第1秒内物体的位移x 1 3m 1 5m 第1秒内摩擦力对物体做的功W Ffx 15J 故C错误 第1秒内加速度的大小a1 m s2 3m s2 设第1秒内拉力为F 则F Ff ma1 第1秒内拉力对物体做的功W Fx 60J 故D正确 考点二功率分析与计算1 平均功率的计算 1 利用 2 利用 F cos 其中为物体运动的平均速度 2 瞬时功率的计算 1 利用公式P F vcos 其中v为t时刻的瞬时速度 2 利用公式P F vF 其中vF为物体的速度v在力F方向上的分速度 3 利用公式P Fv v 其中Fv为物体受到的外力F在速度v方向上的分力 2 1 多选 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的关系如图所示 力的方向保持不变 则 A 3t0时刻的瞬时功率为B 3t0时刻的瞬时功率为C 在t 0到3t0这段时间内 水平力的平均功率为D 在t 0到3t0这段时间内 水平力的平均功率为 BD 答案BD根据F t图线 在0 2t0内的加速度a1 2t0时的速度v2 a1 2t0 t00 2t0内位移x1 2t0 故0 2t0时间内水平力做的功W1 F0 x1 在2t0 3t0内的加速度a2 3t0时的速度v3 v2 a2t0 t0故3t0时的瞬时功率P3 3F0v3 在2t0 3t0内位移x2 t0 故2t0 3t0内水平力做的功W2 3F0 x2 因此在0 3t0内的平均功率P 故B D正确 2 2 2012北京理综 23 18分 摩天大楼中一部直通高层的客运电梯 行程超过百米 电梯的简化模型如图1所示 考虑安全 舒适 省时等因素 电梯的加速度a是随时间t变化的 已知电梯在t 0时由静止开始上升 a t图像如图2所示 电梯总质量m 2 0 103kg 忽略一切阻力 重力加速度g取10m s2 1 求电梯在上升过程中受到的最大拉力F1和最小拉力F2 2 类比是一种常用的研究方法 对于直线运动 教科书中讲解了由v t图像求位移的方法 请你借鉴此方法 对比加速度和速度的定义 根据图2所示a t图像 求电梯在第1s内的速度改变量 v1和第2s末的速率v2 3 求电梯以最大速率上升时 拉力做功的功率P 再求在0 11s时间内 拉力和重力对电梯所做的总功W 答案 1 2 2 104N1 8 104N 2 0 50m s1 5m s 3 2 0 105W1 0 105J 解析 1 由牛顿第二定律 有F mg ma由a t图像可知 F1和F2对应的加速度分别是a1 1 0m s2 a2 1 0m s2F1 m g a1 2 0 103 10 1 0 N 2 2 104NF2 m g a2 2 0 103 10 1 0 N 1 8 104N 2 类比可得 所求速度变化量等于第1s内a t图线下的面积 v1 0 50m s同理可得前2s内的速度变化量 v2 v2 v0 1 5m sv0 0 第2s末的速率v2 1 5m s 3 由a t图像可知 11 30s内速率最大 其值等于0 11s内a t图线下的面积 有vm 10m s 此时电梯做匀速运动 拉力F等于重力mg 所求功率P Fvm mg vm 2 0 103 10 10W 2 0 105W由动能定理 拉力和重力对电梯做的总功W Ek2 Ek1 m 0 2 0 103 102J 1 0 105J 考点三机车启动1 模型特点物体在牵引力 受功率和速度制约 作用下 从静止开始克服一定的阻力 最后达到最大速度的整个加速过程 可看做 机车的启动 模型 2 机车启动过程满足的基本运动规律机车的功率P Fv 机车的加速度a 机车的最大速度vm 此时有F Ff a 0 3 两种启动方式的比较 3 1 2016北京朝阳期中 12 汽车在平直公路上匀速行驶 t1时刻司机减小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 汽车又恢复了匀速行驶 设整个过程中汽车所受的阻力大小不变 以下说法中正确的是 A 图描述了汽车的速度在这个过程中随时间的变化情况B 图描述了汽车的速度在这个过程中随时间的变化情况C 图描述了汽车的牵引力在这个过程中随时间的变化情况D 图描述了汽车的牵引力在这个过程中随时间的变化情况 答案A根据题意 P F1v1 fv1 f v1是0 t1内的速度 t1时刻 F2 f 汽车开始做减速运动 加速度大小a 随v减小 a逐渐减小直至为0时 v 此后匀速运动 因此A项正确 汽车牵引力在t1时刻后为F牵 随v减小而增大 直至v 时 牵引力再次等于f 如图 所示 3 2一列火车总质量m 500t 火车发动机的额定功率P 6 105W 在轨道上行驶时 轨道对火车的阻力Ff是车重的0 01 求 1 火车在水平轨道上行驶的最大速度 2 在水平轨道上 发动机以额定功率P工作 当行驶速度为v1 1m s和v2 10m s时 火车的瞬时加速度a1 a2各是多少 3 在水平轨道上以36km h的速度匀速行驶时 发动机的实际功率P 4 若火车从静止开始 保持0 5m s2的加速度做匀加速运动 这一过程维持的最长时间 答案 1 12m s 2 1 1m s20 02m s2 3 5 105W 4 4s 解析 1 火车以额定功率行驶时 当牵引力等于阻力 即F Ff kmg时 火车的加速度为零 速度达最大值vm 则vm 12m s 2 当v vm时 火车加速运动 当v v1 1m s时 F1 6 105N据牛顿第二定律得a1 1 1m s2当v v2 10m s时 F2 6 104N据牛顿第二定律得a2 0 02m s2 3 当v 36km h 10m s时 火车匀速运动 则发动机的实际功率P Ffv 5 105W 4 据牛顿第二定律得牵引力F Ff ma 3 105N 在此过程中 速度增大 发动机功率增大 当功率为额定功率时速度大小为vm 即vm 2m s 据vm at 得t 4s