2019版高考物理总复习 第五章 机械能 基础课1 功和功率课件.ppt

高考导航 基础课1功和功率 功 1 定义 一个物体受到力的作用 如果在上发生了一段位移 就说这个力对物体做了功 2 做功的两个要素 1 作用在物体上的 2 物体在力的方向上发生的 知识排查 力的方向 力 位移 3 公式 W 如图1所示 图1 1 是力与方向之间的夹角 l为力的作用点的位移 2 该公式只适用于做功 4 功的正负 1 当0 90 时 W 0 力对物体做 2 当90 180 时 W 0 力对物体做 或者说物体这个力做了功 3 当 90 时 W 0 力对物体 Flcos 位移 恒力 正功 负功 克服 不做功 功率 1 定义 功与完成这些功所用时间的 2 物理意义 描述力对物体做功的 3 公式 1 P P为时间t内的 2 P 为F与v的夹角 v为平均速度 则P为 v为瞬时速度 则P为 比值 快慢 平均功率 Fvcos 平均功率 瞬时功率 1 2018 广西南宁模拟 关于功的概念 下列说法正确的是 A 物体受力越大 位移越大 力对物体做功越多B 合力的功等于各分力功的矢量和C 摩擦力可以对物体做正功D 功有正 负 但正 负不表示方向 而表示大小 小题速练 解析因功的决定因素为力 位移及二者的夹角 若力大 位移大 但两者夹角为90 时 则做功为0 故选项A错误 合力的功等于各分力功的代数和 选项B错误 摩擦力可以做正功 也可以做负功 这要看摩擦力与位移的方向关系 故选项C正确 功是标量 有正 负之分 但功的正 负不是表示方向 而是表示力对物体做功的效果 所以选项D错误 答案C 2 人教版必修2 P59 T1改编 如图2所示 质量分别为m1和m2的两个物体 m1 m2 在大小相等的两个力F1和F2的作用下沿水平方向移动了相同的距离 若F1做的功为W1 F2做的功为W2 则 A W1 W2B W1 W2C W1 W2D 条件不足 无法确定 图2 解析由题意可得F1和F2是恒力 物体移动的位移相同 并且力与位移的夹角相等 所以由功的公式W FLcos 可知 它们对物体做的功是相同的 选项C正确 答案C 答案BD 功的分析与计算 1 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 当动能增加时合外力做正功 当动能减少时合外力做负功 2 恒力做功的计算方法直接用W Flcos 计算 3 合力做功的计算方法方法一 先求合力F合 再用W合 F合lcos 求功 方法二 先求各个力做的功W1 W2 W3 再应用W合 W1 W2 W3 求合力做的功 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 这个力与物体运动方向的夹角 90 D 这个力与物体运动方向的夹角 90 时 cos 0 力对物体做负功 此力阻碍物体的运动 故选项A C正确 答案AC 2 多选 小狗拉着雪橇在水平冰面上沿着圆弧形的道路匀速行驶 如图3所示为雪橇受到的牵引力F及摩擦力Ff的示意图 O为圆心 关于各力做功情况 下列说法正确的是 A 牵引力F做正功B 摩擦力Ff做负功C F与Ff的合力做正功D F与Ff的合力不做功 图3 解析牵引力做正功 选项A正确 由于雪橇在冰面上滑动 其滑动摩擦力方向必与运动方向相反 摩擦力做负功 所以选项B正确 雪橇做匀速圆周运动 牵引力F及摩擦力Ff的合力提供向心力 指向圆心 所以不做功 选项C错误 D正确 答案ABD 3 2017 全国卷 14 如图4所示 一光滑大圆环固定在桌面上 环面位于竖直平面内 在大圆环上套着一个小环 小环由大圆环的最高点从静止开始下滑 在小环下滑的过程中 大圆环对它的作用力 A 一直不做功B 一直做正功C 始终指向大圆环圆心D 始终背离大圆环圆心 图4 解析因为大圆环光滑 所以大圆环对小环的作用力只有弹力 且弹力的方向总是沿半径方向 与速度方向垂直 故大圆环对小环的作用力一直不做功 选项A正确 B错误 开始时大圆环对小环的作用力背离圆心 到达圆心等高点及下方 大圆环对小环的作用力指向圆心 故选项C D错误 答案A 4 如图5所示 质量为m的物体在恒力F的作用下从底端沿斜面向上一直匀速运动到顶端 斜面高h 倾斜角为 现把物体放在顶端 发现物体在轻微扰动后可匀速下滑 重力加速度大小为g 则在上升过程中恒力F做的功为 A FhB mghC 2mghD 无法确定 图5 答案C 功率的理解与计算 2 瞬时功率的计算方法 1 利用公式P Fvcos 其中v为t时刻的瞬时速度 2 利用公式P FvF 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 Fvv 其中Fv为物体受到的外力F在速度v方向上的分力 1 2017 佛山模拟 质量为2kg的小铁球从某一高度由静止释放 经3s到达地面 不计空气阻力 g取10m s2 则 A 2s末重力的瞬时功率为200WB 2s末重力的瞬时功率为400WC 2s内重力的平均功率为100WD 2s内重力的平均功率为400W 答案B 答案C 3 如图6所示是具有登高平台的消防车 具有一定质量的伸缩臂能够在5min内使承载4人的登高平台 人连同平台的总质量为400kg 上升60m到达灭火位置 此后 在登高平台上的消防员用水炮灭火 已知水炮的出水量为3m3 min 水离开炮口时的速率为20m s 取g 10m s2 则用于 A 水炮工作的发动机输出功率约为1 104WB 水炮工作的发动机输出功率约为4 104WC 水炮工作的发动机输出功率约为2 4 106WD 伸缩臂抬升登高平台的发动机输出功率约为800W 图6 答案B 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 1 模型一以恒定功率启动 1 此过程中 机车的速度v 牵引力F和机车的加速度a的变化情况如下 机车启动问题 2 机车的速度v随时间t变化的关系如图7所示 图7 2 模型二以恒定加速度启动 1 动态变化过程如下 2 机车的速度v随时间t变化的关系如图8所示 3 四个常用规律 1 P Fv 2 F Ff ma 3 v at a恒定 4 Pt Ffx Ek P恒定 图8 典例 汽车发动机的额定功率为60kW 汽车的质量为5 103kg 汽车在水平路面上行驶时 阻力是车重力的0 1倍 g取10m s2 试求 1 若汽车保持额定功率不变从静止启动 汽车所能达到的最大速度是多大 当汽车的加速度为2m s2时速度是多大 2 若汽车从静止开始 保持以0 5m s2的加速度做匀加速直线运动 这一过程能维持多长时间 解析汽车运动中所受阻力大小为Ff 0 1mg 1 当a 0时速度最大 牵引力等于Ff的大小 联立 解得vmax 12m s 设汽车加速度为2m s2时牵引力为F1由牛顿第二定律得F1 Ff ma 联立 并代入数据得v1 4m s 2 当汽车以加速度a 0 5m s2匀加速运动时 设牵引力为F2由牛顿第二定律得F2 Ff ma 答案 1 12m s4m s 2 16s 答案B A 汽车的加速度 时间图象可用图乙描述B 汽车的速度 时间图象可用图甲描述C 汽车的加速度 时间图象可用图丁描述D 汽车的速度 时间图象可用图丙描述 2 多选 汽车在平直的公路上以恒定的功率启动 设阻力恒定 则图9中关于汽车运动过程中加速度 速度随时间变化的关系 以下判断正确的是 图9 答案AB 变力做功的计算方法 科学思维能力的培养 例 2015 海南单科 如图10所示 一半径为R的半圆形轨道竖直固定放置 轨道两端等高 质量为m的质点自轨道端点P由静止开始滑下 滑到最低点Q时 对轨道的正压力为2mg 重力加速度大小为g 质点自P滑到Q的过程中 克服摩擦力所做的功为 图10 答案C 针对训练 轻质弹簧右端固定在墙上 左端与一质量m 0 5kg的物块相连 如图11甲所示 弹簧处于原长状态 物块静止 物块与水平面间的动摩擦因数 0 2 以物块所在处为原点 水平向右为正方向建立x轴 现对物块施加水平向右的外力F F随x轴坐标变化的情况如图乙所示 物块运动至x 0 4m处时速度为零 则此时弹簧的弹性势能为 g 10m s2 A 3 1JB 3 5JC 1 8JD 2 0J 图11 解析物块与水平面间的摩擦力为Ff mg 1N 现对物块施加水平向右的外力F 由F x图象面积表示功可知 物块运动至x 0 4m处时F做功W 3 5J 克服摩擦力做功Wf Ffx 0 4J 由功能关系可知W Wf Ep 此时弹簧的弹性势能为Ep 3 1J 选项A正确 答案A