《【高考调研】2015高考物理总复习 5-1功和功率课件 新人教版》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【高考调研】2015高考物理总复习 5-1功和功率课件 新人教版（76页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、,第五章机械能,第1单元 功和功率,一、功1概念：物体受到力的作用，并且在力的方向上发生一段位移，就叫做力对物体做了功力和物体在力的方向上发生的位移是做功的两个不可缺少的因素,2功的计算表达式WFlcos，其中F在位移l上应是恒力(这是公式成立的条件)，l是力的作用点的位移，是F和l方向之间的夹角也可以有如下理解：Fcos是F在l方向上的分力，lcos是l在F方向上的分位移从以上两个方面理解功的定义，可以灵活解决问题,【例1】如右图所示，在光滑的水平面上，物块在恒力F100 N作用下从A点运动到B点，不计滑轮的大小，不计绳、滑轮的质量及绳与滑轮间的摩擦，H2.4 m，37，53.求拉力F所做的
2、功,【答案】100 J,【触类旁通】如右图所示，在倾角为30的斜面上，一条轻绳的一端固定在斜面上，绳子跨过连在滑块上的定滑轮，绳子另一端受到一个方向总是竖直向上、大小恒为100 N的拉力F，使物块沿斜面向上滑行1 m(滑轮右边的绳子始终与斜面平行)的过程中，拉力F做的功是()A100 J B150 JC200 J D50J,【解析】方法一拉力F做的功等效为F1、F2两个恒力所做功的代数和即WF1lF2lcos60，而F1F2F100 N，所以WFl(1cos60)150 J即B选项正确,【答案】B,【名师点拨】公式WFlcos中l是力F作用点的位移，与F具有对应性，同时具有相对性(指相对参考系
3、，一般取地面为参考系)，不能简单理解成是物体的位移如“例1”中力F作用点的位移与物块的位移并不相等，物块的位移是HcotHcot.这也正是该题易错的原因注意，题目中要求的“对物体所做的功”(用动能定理)还是“拉力所做的功”,3功的正负(1)判断：若90，则F不做功；若090，则F做正功；若90180，则力F做负功(或说物体克服F做了功),【例2】如图所示，一物体在水平恒力作用下沿光滑的水平面做曲线运动，当物体从M点运动到N点时，其速度方向恰好改变了90，则物体在M点到N点的运动过程中，物体的动能将()A不断增大 B不断减小C先减小后增大 D先增大后减小,【解析】从运动合成与分解看受力，必有M方
4、向的力，使其沿M方向速度减小到0，由于有N方向的速度，必有沿N方向的力，即合力为恒力，方向与初速度方向为钝角，故合力做负功，故动能减小；随着运动的变化合外力的方向与运动方向间的夹角逐渐减小，为锐角，合外力做正功，动能增加【答案】C,【例3】小物块位于光滑的斜面上，斜面位于光滑的水平地面上如图所示，从地面上看，在小物块沿斜面下滑的过程中，斜面对小物块的作用力()A垂直于接触面，做功为零B垂直于接触面做功不为零C不垂直于接触面，做功为零D不垂直于接触面，做功不为零,【解析】如右图所示，物块初始位置为A，终末位置为B，A到B的位移为s，斜面对小物块的作用力为N，方向始终垂直斜面向上，且从地面看N与位
5、移s方向间夹角为钝角，所以斜面对物块的作用力对物块做功不为零，且为负值，故答案为B项【答案】B,【名师点拨】该题易和斜面固定的情况混淆而错选为A项可见，分析清楚物体的运动情况，找准力的方向与位移方向的夹角是判断做功情况的关键同理，如下图所示物块对斜面的作用力垂直斜面斜向下与斜面的位移s的方向间夹角为锐角，对斜面做正功,【思考与讨论】a做圆周运动的物体所需的向心力对物体做功情况？在磁场中运动的电荷所受洛伦兹力对电荷的做功情况？b一对作用力和反作用力是否一定一个做正功，一个做负功？c能否用功能关系判断该题中N和N的做功情况？若能如何判断？(提示：不做功、不做功、不是、能、动能的增量对应做功),(2
6、)意义：功是标量所以功的正、负不表示方向功的正、负也不表示大小，比较功的大小时，要看功的绝对值，绝对值大的做功多，绝对值小的做功少功的正、负表示是动力对物体做功还是阻力对物体做功，或者说功的正、负表示是力对物体做了功，还是物体克服这个力做了功功的正、负还可表示能量转化的方向如：重力做正功，重力势能减少重力做负功，重力势能增加合外力做正功，物体动能增加，合外力做负功，物体动能减少,4常见计算功的思路(1)恒力的功：直接利用WFlcos来计算求某一个力的功用这个力与在这个力的方向上通过的位移的乘积进行计算，与物体存在的状态及所受合力情况无关,【例4】如下图所示，在长为L的细线下挂一质量为m的小球用
7、水平恒力F拉小球直到细线偏离竖直方向60角求该过程中F所做的功和重力所做的功,【思考与讨论】如果题目将条件改为“用水平力缓慢拉到细线与竖直方向成60”，该题将如何计算拉力的功？,(2)合外力的功：有两种方法一是先用平行四边形定则求出合外力，再根据WF合lcos计算功，注意应是合外力与位移l的夹角二是先分别求各个外力的功W1F1lcos1，W2F2lcos2，再把各个外力的功代数相加，即：W合W1W2W3,【例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，物体与斜面始终保持相对静止，如下图所示求：(1)m所受各力对它做功各是多少？(2)斜面对物体做功又是多少
8、？,【解析】(1)m受力方向及位移方向如下图所示因物体匀速移动，则：支持力Nmgcos，静摩擦力fmgsin，因mg、N、f均为恒力，根据WFlcos，得重力的功WG0支持力的功WNmgcoslsinmglsincos静摩擦力的功Wfmgsinlcos(180)mglsincos,(2)斜面对物体的作用力有两个，即支持力N和静摩擦力f，斜面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，故斜面对物体做的功WWNWf0【名师点拨】本题中的物体受的三个力均为恒力，故可直接利用WFlcos求解，借此需要说明的是恒力做功只与位移有关，与具体的路径无关本题中的第(2)问也可先求出N和
9、f的合力，再利用WFlcos求解,3功率是标量功率的单位是W、kW等其换算关系为：1 kW1 000 W.,【例6】(2012江苏)如右图所示，细线的一端固定于O点，另一端系一小球在水平拉力作用下，小球以恒定速率在竖直平面内由A点运动到B点在此过程中拉力的瞬时功率变化情况是()A逐渐增大B逐渐减小C先增大，后减小D先减小，后增大,【答案】A,【例7】在离地面5 m高处以10 m/s的水平初速度抛出一个质量为1 kg的物体求：(1)从抛出到落地全过程中重力的平均功率；(2)物体落地时，重力的即时功率(不计空气阻力，g取10 m/s2),(2)物体落地时，竖直方向的瞬时速度vgt101 m/s10
10、 m/s重力的即时功率Pmgv11010 W100 W,(4)实际功率：是指机器在工作中实际输出的功率(5)机器不一定在额定功率下工作：机器正常工作时实际功率总是小于或等于额定功率机器只能在短暂时间内实际功率略大于额定功率，但不允许也不能够长时间超过额定功率发动机的功率是牵引力的功率，而不是合外力的功率PFv中，F指的是机车的牵引力在P一定时，F与v成反比；在F一定时，P与v成正比,【例8】与普通自行车相比，电动自行车骑行更省力下表为某一品牌电动自行车的部分技术参数在额定输出功率不变的情况下，质量为60 kg的人骑着此自行车沿平直公路行驶，所受阻力恒为车和人总重的0.04倍当此电动车达到最大速
11、度时，牵引力为_N，当车速为2 m/s时，其加速度为_m/s2.(g10 m /s2),【答案】400.6,【例9】(题根)汽车发动机的额定功率为60 kW，汽车的质量为5 t，汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重的0.1倍求：(1)汽车保持以额定功率从静止启动后能达到的最大速度(2)若汽车以0.5 m/s2的加速度从静止开始做匀加速直线运动，这一过程能维持多长时间？,【答案】12 m/s16 s,一、变力功的计算方法求变力功的途径一般有：用动能定理；将变力功转变为恒力功；用WPt求恒定功率下的变力功；用Fl图象求；利用功能关系求1用动能定理WEk来计算，W只表示变力的功的符号(变力的功不能写成
12、WFlcos),【例1】如图所示，固定位置在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为d，其右端接有阻值为R的电阻，整个装置处在竖直向上磁感应强度大小为B的匀强磁场中一质量为m(质量分布均匀)的导体杆ab垂直于导轨放置，且与两导轨保持良好接触，杆与导轨之间的动摩擦因数为.现杆在水平向左、垂直于杆的恒力F作用下从静止开始沿导轨运动距离l时，速度恰好达到最大(运动过程中杆始终与导轨保持垂直)设杆接入电路的电阻为r，导轨电阻不计，重力加速度大小为g.则此过程(),WFWfW安Ek，其中Wfmgl，W安Q，恒力F做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变化量与回路产生的焦耳热之和，C项错；恒力F做的功与安
13、培力做的功之和等于杆动能的变化量与克服摩擦力做的功之和，D项对【答案】BD,2将变力功转变为恒力功(1)当力的大小不变，而方向始终与运动方向相同或相反时，这类力的功等于力和路程(不是位移)的乘积，如滑动摩擦力、空气阻力等,【解析】本题可用“微元法”将变力F的功转变为恒力功由题意知，物体受的拉力F在整个过程中大小不变、方向时刻变化，是变力但是，如果把圆周分成无数段小微元段每一小段可近似看成小直线从而拉力在每一小段上方向不变每一小段上可用恒力做功的公式计算，然后各段累加起来，便可求得结果,【答案】C,【例3】(2013北京)蹦床比赛分成预备运动和比赛动作最初，运动员静止站在蹦床上在预备运动阶段，他
14、经过若干次蹦跳，逐渐增加上升高度，最终达到完成比赛动作所需的高度；此后，进入比赛动作阶段把蹦床简化为一个竖直放置的轻弹簧，弹力大小fkx(x为床面下沉的距离)，且k5.0103 N/m.运动员的质量m50 kg，在比赛动作中，把该运动员视作质点，其每次离开床面做竖直上抛运动的最大高度为5 m，设运动员每次落下使床面压缩的最大深度均为x1，取重力加速度g10 m/s2，忽略空气阻力的影响，求x1.,【答案】1.1 m,【触类旁通】(奥赛题)用锤击钉，设木板对钉子的阻力跟钉子进入木板的深度成正比每次击锤时锤子对钉子做的功相同，已知第一次时，钉子进入板内1 cm.则击第二次时，钉子进入木板的深度为多
15、少？【解析】这是一个变力做功问题，由于该变力随进入深度增加而增加，且成正比关系，可用一段过程中的平均作用力乘以进入深度来求功,【答案】0.41 cm【学法指导】运用教学方法求力对位移的平均值，运用“微元法”化曲线为直线这种将变力功转化为恒力功的思维将物理模型和数学模型有机的结合起来，是解决复杂物理问题的重要方法之一,3用WPt求恒定功率下的变力(如汽车、轮船的牵引力)功【例4】(创新题)正在执行巡逻任务的我海军舰艇“猎鹰”号，突然接到命令：前往某海域拦截一走私渔船该舰艇接到命令后，立即调转船头加速前进经过5 min，前进了6 km，提前到达目的地若在这段时间内舰艇发动机的功率恒为10 MW，舰艇所受的阻力恒为5 kN.则在这段时间内舰艇牵引力做的功是多少？,【解析】 这段时间内，由PFv和题意，知牵引力是变力，但因发动机的功率恒定，故可用WPt求得发动机的功WPt10106560 J3109 J，即牵引力做的功是3109 J,
