高三物理二轮复习 专题四 功 功率与动能定理课件.ppt

专题四功功率与动能定理 展示考纲 明晰考向 方法归纳 重点点拨 锁定考点 高效突破 必备模型 全面解读 展示考纲 明晰考向 方法归纳 重点点拨 一 功的计算1 恒力F做功 W Fxcos 两种理解 1 力F与在力F的方向上通过的位移xcos 的乘积 2 在位移x方向的分力Fcos 与位移x的乘积 2 滑动摩擦力 空气或介质阻力等 在物体做曲线运动时 这类力的方向始终与运动方向相反 若大小恒为Ff 则功等于力和路程 不是位移 的乘积 即W Ffs 式中s为物体的运动路程 3 相互摩擦的系统内 一对静摩擦力的功的代数和总为零 静摩擦力起着传递机械能的作用 而没有机械能转化为其他形式的能 一对滑动摩擦力的功的代数和等于摩擦力与相对路程的乘积 其值为负值 W F滑x相对 且F滑 x相对 E损 Q内能 4 变力F的功率P恒定 则W Pt 5 利用动能定理及功能关系等方法间接求解 即W合 Ek或W E 3 合力的功W合 1 W合 F合xcos F合是恒力 2 W合 W1 W2 Wn 要注意各功的正负 2 瞬时功率 P Fvcos 式中 为F与v的夹角 对机车而言 其输出功率P Fv 其中F为机车的牵引力 三 动能定理1 适用对象 涉及单个物体 或可看成单个物体的物体系 的受力和位移问题 或求解变力做功的问题 2 运用动能定理解题的基本思路和步骤 锁定考点 高效突破 考点一 功和功率的理解与计算 典例 2015四川理综 严重的雾霾天气 对国计民生已造成了严重的影响 汽车尾气是形成雾霾的重要污染源 铁腕治污 已成为国家的工作重点 地铁列车可实现零排放 大力发展地铁 可以大大减少燃油公交车的使用 减少汽车尾气排放 若一地铁列车从甲站由静止启动后做直线运动 先匀加速运动20s达最高速度72km h 再匀速运动80s 接着匀减速运动15s到达乙站停住 设列车在匀加速运动阶段牵引力为1 106N 匀速运动阶段牵引力的功率为6 103kW 忽略匀减速运动阶段牵引力所做的功 1 求甲站到乙站的距离 2 如果燃油公交车运行中做的功与该列车从甲站到乙站牵引力做的功相同 求公交车排放气态污染物的质量 燃油公交车每做1焦耳功排放气态污染物3 10 6克 思路探究 1 列车在匀加速行驶和匀减速行驶这两个过程中 平均速度是多少 2 列车在从甲站到乙站过程中 哪几个分阶段内牵引力做功 答案 列车在匀加速行驶和匀速行驶阶段牵引力做功 答案 1 1950m 2 2 04kg 以例说法功 功率及机车启动问题的注意点 1 变力做功的求解要注意对问题的正确转化 如将变力转化为恒力 也可应用动能定理求解 3 机车匀加速启动过程中 机车功率是不断改变的 该过程的最大功率是额定功率 机车以额定功率启动过程中 牵引力是变力 牵引力做的功W Pt 题组训练 ABD 2 功率结合图象问题分析 2015金丽衢十二校第二次联考 如图 甲 所示 物体受到水平推力F的作用在粗糙水平面上做直线运动 通过力传感器和速度传感器检测到推力F 物体速度v随时间t变化的规律如图 乙 所示 则前2s内物体所受合外力做功的平均功率为 A 1WB 0 5WC 1 5WD 2W B B 考点二 动力学方法和动能定理的综合应用 典例 2015浙江理综 如图所示 用一块长L1 1 0m的木板在墙和桌面间架设斜面 桌子高H 0 8m 长L2 1 5m 斜面与水平桌面的倾角 可在0 60 间调节后固定 将质量m 0 2kg的小物块从斜面顶端静止释放 物块与斜面间的动摩擦因数 1 0 05 物块与桌面间的动摩擦因数为 2 忽略物块在斜面与桌面交接处的能量损失 重力加速度取g 10m s2 最大静摩擦力等于滑动摩擦力 1 求 角增大到多少时 物块能从斜面开始下滑 用正切值表示 2 当 角增大到37 时 物块恰能停在桌面边缘 求物块与桌面间的动摩擦因数 2 已知sin37 0 6 cos37 0 8 3 继续增大 角 发现 53 时物块落地点与墙面的距离最大 求此最大距离xm 思路探究 1 小物块沿斜面下滑的条件是什么 答案 物块所受重力沿斜面方向的分力大于等于滑动摩擦力 2 物块在斜面上和水平桌面上所受摩擦力大小不相等 利用动能定理列式 怎样选择过程更简便 答案 由于不涉及中间过程 用全过程列式简便 规范解答 1 为使小物块下滑 应有mgsin 1mgcos 满足的条件tan 0 05 2 克服摩擦力做功Wf 1mgL1cos 2mg L2 L1cos 由动能定理得mgL1sin Wf 0代入数据得 2 0 8 答案 1 tan 0 05 2 0 8 3 1 9m 以例说法应用动能定理解题的注意点 1 如果在某个运动过程中包含有几个不同运动性质的阶段 如加速 减速阶段 可以分段应用动能定理 也可以对全程应用动能定理 一般对全程列式更简单 2 动能定理通常适用于单个物体或可看成单个物体的系统 如果涉及系统 因为要考虑内力做的功 所以要十分慎重 在中学阶段可以先分别对系统内每一个物体应用动能定理列式 然后再联立求解 题组训练 1 单物体多状态下动能定理的应用 2014全国新课标理综 一物体静止在粗糙水平地面上 现用一大小为F1的水平拉力拉动物体 经过一段时间后其速度变为v 若将水平拉力的大小改为F2 物体从静止开始经过同样的时间后速度变为2v 对于上述两个过程 用WF1 WF2分别表示拉力F1 F2所做的功 Wf1 Wf2分别表示前后两次克服摩擦力所做的功 则 A WF2 4WF1 Wf2 2Wf1B WF2 4WF1 Wf2 2Wf1C WF2 4WF1 Wf2 2Wf1D WF2 4WF1 Wf2 2Wf1 C C 答案 1 20J 2 见解析 3 4m 考点三 动能定理在电磁场中的应用 审题突破 以例说法用动能定理解决电磁场中问题的注意点 1 对于电场力做功或电势差的计算 选用动能定理往往最简便快捷 但运用动能定理时要特别注意运动过程的选取 2 动能定理在力学和电磁场中应用时的对比分析 题组训练 BD 答案 1 3m s57N方向竖直向下 2 2 25m 3 9J 1 在0 t2时间内 通过导体框截面的电荷量 2 在0 t1时间内 导体框产生的热量 滑块 滑板 模型 模型解读 必备模型 全面解读 1 滑块 滑板 模型特点 1 两物体上下叠放 两物体之间有摩擦力作用 其中一个物体可能受到拉力作用 2 两物体做不同的匀变速运动 之间有相对运动 3 滑块当做质点 而滑板有一定的长度 滑块有滑离滑板的可能 2 滑块 滑板 模型应用到的规律 方法 1 滑块 滑板 模型问题中的判断与计算 不同阶段滑块 滑板间摩擦力的计算 滑块 滑板加速度方向的判断 滑块 滑板做匀加速或匀减速运动的判断 滑块能否达到与滑板共速的判断 滑块滑离滑板的可能性的判断 正确确定滑块 滑板的位移及相对位移 2 滑块 滑板 模型问题突破关键 平衡状态下的滑板与滑块 破题关键是受力分析 非平衡状态下的滑板与滑块 破题关键是受力分析 运动分析和牛顿第二 三定律的应用 3 滑块 滑板 模型中功 能的计算方法 计算力所做的功时 位移是对地位移 只有存在滑动摩擦力时才有内能产生 计算因滑动摩擦产生的内能时 常用功能关系Q Ffs 需注意的是s为物体之间的相对路程 3 滑块 滑板 模型的解题策略 1 要正确分析物体的受力情况 运动过程 判断物体是一直匀加速运动还是先匀加速再匀速运动 2 结合牛顿第二定律求加速度 利用运动学公式分析物体的速度关系及位移关系 典例如图所示 质量为m 1kg的可视为质点的小物块轻轻放在水平匀速运动的传送带上的P点 随传送带运动到A点后水平抛出 小物块恰好无碰撞的沿圆弧切线从B点进入竖直光滑圆弧轨道下滑 圆弧轨道与质量为M 2kg的足够长的小车左端在最低点O点相切 并在O点滑上小车 水平地面光滑 当物块运动到障碍物Q处时与Q发生无机械能损失的碰撞 碰撞前物块和小车已经相对静止 而小车可继续向右运动 物块始终在小车上 小车运动过程中和圆弧无相互作用 已知圆弧半径R 1 0m 圆弧对应的圆心角 为53 A点距水平面的高度h 0 8m 物块与小车间的动摩擦因数为 0 1 重力加速度g 10m s2 sin53 0 8 cos53 0 6 试求 1 小物块离开A点的水平初速度v1 2 小物块经过O点时对轨道的压力大小 3 第一次碰撞后直至静止 物块相对小车的位移和小车做匀减速运动的总时间 思路探究 1 小物块运动到B点时 恰好无碰撞地沿圆弧切线进入竖直光滑圆弧轨道 由什么方法来确定小物块的水平初速度与在B点速度的关系 答案 可将小物块在B点的速度进行正交分解 分解为水平分速度v1和竖直向下的分速度vy 2 由于碰撞Q时无机械能损失 而小物块和小车最终会静止下来 那么是什么原因使小物块和小车的动能全部损失了 答案 由于小物块与小车间相对滑动产生内能使动能全部损失了 3 小车在减速阶段 其加速度大小和方向有什么特点 答案 小车在减速阶段 其合力为Ff mg 所以加速度大小和方向都不变化 答案 1 3m s 2 43N 3 5 5m3 83s 拓展变式 2015聊城二模 如图所示 质量M 8 0kg 长L 2 0m的木板静置在水平地面上 质量m 0 50kg的小滑块 可视为质点 以速度v0 3 0m s从木板的左端冲上木板 已知滑块与木板间的动摩擦因数 0 20 重力加速度g取10m s2 结果中保留一位小数 1 若木板固定 滑块将从木板的右端滑出 求滑块在木板上滑行的时间t和滑出时的速度v 2 若水平地面光滑 且木板不固定 在小滑块冲上木板的同时 对木板施加一个水平向右的恒力F 如果要使滑块不脱离木板 力F应满足什么条件 假定滑块与木板之间最大静摩擦力与滑动摩擦力相等 答案 1 1 0s1 0m s 2 1 0N F 17 0N