《2014广西物理《高考专题》（二轮）复习课件专题三_第6讲功功率动能定理》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2014广西物理《高考专题》（二轮）复习课件专题三_第6讲功功率动能定理（61页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题三 动量和能量观点的综合应用 第6讲 功 功率 动能定理,1.常用基本公式: (1)恒力做功的公式:W=_,其中为_。 (2)平均功率的公式:P= =_。 (3)瞬时功率的公式:P=_,当=0时,P=_。 (4)动能定理的表达式:W总=_,其中W总为_ _。,Fscos,力F和位移s的夹角,Fvcos,Fv,Ek2-Ek1,所有外力做功的,代数和,2.动能定理的适用条件: (1)动能定理既适用于直线运动,也适用于_。 (2)动能定理既适用于恒力做功,也适用于_。,曲线运动,变力做功,1.(2013新课标全国卷)2012年11月,“歼15”舰载机在“辽宁号”航空母舰上着舰成功。图甲为利用阻拦
2、系统让舰载机在飞行甲板上快速停止的原理示意图。飞机着舰并成功钩住阻拦索后,飞机的动力系统立即关闭,阻拦系统通过阻拦索对飞机施加一作用力,使飞机在甲板上短距离滑行后停止。某次降落,以飞机着舰为计时零点,飞机在t=0.4 s时恰好钩住阻拦索中间位置,其着舰到停止的速度时间图线如图乙所示。假如无阻拦索,飞机从着舰到停止需要的滑行距离约为1 000 m。已知航母始终静止,重力加速度的大小为g。则( ),A.从着舰到停止,飞机在甲板上滑行的距离约为无阻拦索时的 B.在0.42.5 s时间内,阻拦索的张力几乎不随时间变化 C.在滑行过程中,飞行员所承受的加速度大小会超过2.5g D.在0.42.5 s时间
3、内,阻拦系统对飞机做功的功率几乎不变,【解析】选A、C。设着舰时舰载机的速度为v,无阻拦索时舰 载机加速度大小为a，所以a= 从着舰到停止，飞机在甲板上滑行的距离即为v-t图像下的 面积s2=700.4 2.450.42+ 100.5=113.28(m)，约为无阻拦索时的 ，A正确；在 0.42.5 s时间内，飞机做匀减速直线运动，即阻拦索的张力 的合力恒定不变，阻拦索的夹角逐渐减小，张力逐渐减小，故 B错误；在滑行过程中，0.42.5 s时间内加速度最大，加速 度大小为a= =28.1 m/s2，飞行员所承受,的最大加速度超过2.5g，C正确；在0.42.5 s时间内，阻拦系统对飞机做功的功
4、率P=Fv，F不变，v逐渐减小，功率P减小，故D错误。,2.(2013海南高考)一质量m=0.6 kg的物体以v0=20 m/s的初速度从倾角=30的斜坡底端沿斜坡向上运动。当物体向上滑到某一位置时，其动能减少了Ek=18 J，机械能减少了E=3 J。不计空气阻力，重力加速度g=10 m/s2，求： (1)物体向上运动时加速度的大小； (2)物体返回斜坡底端时的动能。,【解析】(1)设物体运动过程中所受的摩擦力为Ff，向上运动的加速度的大小为a，由牛顿第二定律可知 设物体的动能减少Ek时，在斜坡上运动的距离为s ,由功 能关系可知 Ek=(mgsin+Ff)s E=Ffs 联立式，并代入数据可
5、得 a=6 m/s2 ,(2)设物体沿斜坡向上运动的最大距离为sm，由运动学规律可得 sm= 设物体返回斜坡底端时的动能为Ek，由动能定理得 Ek=(mgsin-Ff)sm 联立以上各式，并代入数据可得 Ek=80 J 答案：(1)6 m/s2 (2)80 J,热点考向1 功、功率的理解和计算 【典例1】(2013天津河西区一模)长为L的轻质细绳悬挂一个质量为m的小球,其下方有一个倾角为的光滑斜面体,放在水平面上,开始时小球与斜面刚刚接触且细绳恰好竖直,如图所示,现在用水平推力F缓慢向左推动斜面体,直至细绳与斜面体平行,则下列说法中正确的是( ),A.由于小球受到斜面的弹力始终与斜面垂直,故对
6、小球不做功 B.细绳对小球的拉力始终与小球运动方向垂直,故对小球不做功 C.小球受到的合外力对小球做功为零,故小球在该过程中机械能守恒 D.若水平面光滑,则推力做功为mgL(1-cos),【解题探究】 (1)当力与位移的夹角_90时,力不做功。当力与速度 的夹角_90时,力不做功。(选填“大于”“小于”或“等于”) (2)推力F是恒力还是变力?如何求F的功? 提示:由于斜面体在水平推力F的作用下缓慢运动,处于动态平衡状态中,斜面体所受的合力为零,又由于小球对斜面体的弹力为变力,故F也为变力,在该题中变力F的功可用功能关系求解。,等于,等于,(3)推力F做的功WF转化为小球的重力势能,请写出WF
7、的表达式。 提示:由功能关系知推力做功等于小球重力势能的增加量,即WF=mgh=mgL(1-sin)。 【解析】选B。小球受到斜面的弹力的方向和小球运动的方向夹角为锐角,故对小球做正功,A错误;细绳拉力方向始终和小球运动方向垂直,故对小球不做功,B正确;合外力对小球做功等于小球动能的改变量,虽然合外力做功为零,但小球重力势能增加,机械能不守恒,C错误;若水平面光滑,则推力做功等于小球重力势能的增加,即为WF=mgh=mgL(1-sin),D错误。,【总结提升】 关于功、功率应注意的三个问题 (1)功的公式W=Fs和W=Fscos仅适用于恒力做功的情况。 (2)变力做功的求解要注意对问题的正确转
8、化,如将变力转化为 恒力,也可应用动能定理等方法求解。 (3)对于功率的计算,应注意区分公式P= 和公式P=Fv,前式侧 重于平均功率的计算,而后式侧重于瞬时功率的计算。,【变式训练】(2013青岛一模)如图所示, 小物体A沿高为h、倾角为的光滑斜面以 初速度v0从顶端滑到底端,而相同的物体B 以同样大小的初速度从等高处竖直上抛, 则( ) A.两物体落地时速度的大小相同 B.两物体落地时,重力的瞬时功率相同 C.从开始运动至落地过程中,重力对它们做功相同 D.从开始运动至落地过程中,重力对它们做功的平均功率相同,【解析】选A、C。由于竖直高度的变化是相同的,所以相同质量的物体重力做功是一样的
9、,再根据动能定理可计算出末速度的大小相等,选项A、C正确。根据功率的定义,两物体落地时竖直方向上的速度不同,可知选项B错误。由于两物体的运动时间不一定相同,所以选项D错误。,【变式备选】放在地面上的物体受到水平拉力的作用,在06s内其速度与时间的图像和拉力的功率与时间的图像如图所示,则物体的质量为(g=10m/s2)( ),【解析】选B。物体在前2 s内做匀加速直线运动，2 s末的速 度v2=6 m/s，功率P2=30 W，由公式P=Fv得知：前2 s内的拉 力F1=5 N；后4 s内做匀速直线运动，拉力等于阻力，则 Ff=F= N，在前2 s内，根据牛顿第二定律得：F1-Ff=ma， 又a=
10、3 m/s2，则m= kg，选项B正确，其他选项均错。,热点考向2 机车的两种启动方式 【典例2】(16分)(2013桂林一模)我国人民海军进行登陆演 练,假设一艘战舰因吨位大,吃水太深,只能停在离海岸某处。 登陆队员需要利用绳索,从较高的战舰甲板滑到登陆快艇上, 再接近目标。若绳索两端固定好后,与竖直方向的夹角=30, 队员甲先匀加速滑到最大速度,再靠摩擦匀减速滑至快艇,速度 刚好为零,当队员甲开始下滑的同时,队员乙在甲板上的相同位 置,向快艇以速度v0=3 m/s平抛救生圈。当第一个刚落到快艇 上时立即抛出第二个,结果第二个救生圈刚好与队员甲同时到达 快艇上的同一位置。取g=10m/s2,
11、不计空气阻力,求:,(1)战舰甲板到快艇的竖直高度H; (2)队员甲在绳索上运动的时间t0及下滑过程中的最大速度v1; (3)已知快艇的额定功率P=5kW,载人后连同装备总质量m=103kg,开始时停在离海岸s=1km处(如图),现在从静止开始以额定功率向登陆点加速靠近,到达岸边时刚好能达到最大速度v2=10m/s,求快艇运动的时间t。,【解题探究】 (1)战舰甲板到快艇竖直高度H的求解。 救生圈做_运动。 竖直位移H和水平位移x的关系为_。,平抛,x=Htan,(2)队员甲下滑的时间t0和最大速度v1的求解。 下滑时间t0与平抛时间t的关系为_。 下滑的最大速度v1和下滑的平均速度的关系为
12、绳长L与平均速度的关系为_。 (3)快艇运动时间t的计算。 快艇以_向登陆点运动。 快艇受到水的阻力为Ff=_。 该过程满足的动能定理的关系方程为_。,t0=2t,恒定功率,【解析】(1)设救生圈做平抛运动时间为t， 有H= gt2 (1分) Htan=v0t (2分) 代入数据得：H=16.2 m,t=1.8 s (1分) (2)由题意知：t0=2t=3.6 s (1分) 绳长L= (1分)v1t0=L (2分) 解得v1=6 =10.39 m/s (2分),(3)加速过程有Pt-Ffs= (2分) 达到最大速度时，有v2= (2分) 代入数据得：t=110 s (2分) 答案：(1)16.
13、2 m (2)3.6 s 10.39 m/s (3)110 s,【总结提升】 解决机车启动问题时的四点注意 (1)分清是匀加速启动还是恒定功率启动。 (2)匀加速启动过程中，机车功率是不断改变的，但该过程中 的最大功率是额定功率，匀加速运动阶段的最大速度小于机车 所能达到的最大速度，达到额定功率后做加速度减小的加速运动。 (3)以额定功率启动的过程中，机车做加速度减小的加速运 动，速度最大值等于 牵引力是变力，牵引力做的功W=Pt。 (4)无论哪种启动方式，最后达到最大速度时，均满足 P=Ffvm，P为机车的额定功率。,【变式训练】(2013银川一模)提高机车运动速率的有效途径是增大发动机的功
14、率和减小阻力因数(设阻力与物体运动速率的平方成正比,即Ff=kv2,k是阻力因数)。当发动机的额定功率为P0时,物体运动的最大速率为vm,如果要使物体运动的速率增大到2vm,则下列办法可行的是( ) A.阻力因数不变，使发动机额定功率增大到2P0 B.发动机额定功率不变，使阻力因数减小到 C.阻力因数不变，使发动机额定功率增大到8P0 D.发动机额定功率不变，使阻力因数减小到,【解析】选C、D。速度达到最大时， 即P= 由此可 知，若vm增大到2vm，当k不变时，功率P变为原来的8倍；当功 率不变时，阻力因数变为原来的 ，故C、D正确。,热点考向3 动能定理的应用 【典例3】(18分)(2013昆明一模)如图甲所示,在倾角为30的足够长光滑斜面AB前,有一粗糙水平面OA,OA长为4m。有一质量为m的滑块,从O处由静止开始受一水平向右的力F作用。F按图乙所示的规律变化。滑块与OA间的动摩擦因数=0.25,g取10m/s2,试求:,
