《2014届高考物理一轮总复习 专题五 第1讲 功和功率课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2014届高考物理一轮总复习 专题五 第1讲 功和功率课件（44页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题五 机械能,续表,第 1 讲 功和功率,考点 1 功 1定义：一个物体受到力的作用，如果在_ 发生一段位移就说这个力对物体做了功 2公式：功是标量，力对物体做的功等于力的大小、位移 大小以及力和位移夹角的余弦的乘积，W_.,力的方向上,Fscos,3对功的理解,(1)讲功必须分清楚是哪个力的功，在解题时一定要注意题 目中是求哪个力做的功公式中 s 表示力所作用的物体的位移， 表示力的方向与位移方向的夹角,(2)功是标量，但有正负之分，根据 WFscos：,当90，即力与位移方向垂直，则 W0，力对物体不,做功,当90，则 W0，力对物体做正功，力充当的是动力 注意：力对物体做负功又可以说物
2、体克服力做功,4计算功的常用方法,(1)用公式 WFscos计算功该方法只能求恒力的功该 公式可写成 WF(scos)(Fcos)s，即功等于力与力方向 上位移的乘积或等于位移与位移方向上力的乘积,(2)用公式 WPt 来计算该式一般用于求功率恒定但力变 化的情况，例如以恒定功率启动的汽车牵引力的功 (3)利用 Fs 图象求功Fs 图象与 s 轴所包围的面积即 为力 F 的功的数值该方法可求变力的功，尤其是 F 与 s 成非 线性变化关系时，例如弹簧弹力的功,(4)利用功能原理求功该方法在考试中最常用，注意功是 能量转化的量度，某个力做功对应某一种能量的转化，例如合 外力的功对应物体动能的变化
3、，重力做功对应重力势能的变化， 电场力做功对应电势能的变化,(5)等值法求功当求某个力的功比较困难(一般是变力)， 且该力做功与某一力做功相同(一般是恒力)时，可以用等值替 代来求,【跟踪训练】 1(双选)某物体同时受到三个力作用而做匀减速直线运 动，其中 F1 与加速度 a 的方向相同，F2 与速度 v 的方向相同，,),F3 与速度 v 的方向相反，则( AF1 对物体做正功 BF2 对物体做正功 CF3 对物体做正功 D合外力对物体做负功,解析：因物体做匀减速运动，a 的方向与 v 的方向相反， 故 F1 对物体做负功，A 错误；F2 与速度 v 方向相同，做正功， B 正确；F3 与
4、v 方向相反，做负功，C 错误；做匀减速直线运 动时，合外力的方向与运动方向相反，做负功，故 D 正确,答案：BD,2如图 511 所示，质量为 m 的小球用长 L 的细线悬 挂而静止在竖直位置现在用水平恒力 F 将小球拉到细线与竖,直方向成角的位置在此过程中，拉力 F 做的功是( ) AFLcos BFLsin CFL(1cos),DmgL(1cos),解析：由题知 F 为水平恒力，物体的位移为 sLsin，则 WFsFLsin.,图 511,B,考点 2 功率 1功率：描述做功_的物理量 2定义：功跟完成功所用时间的比值叫功率,3功率的计算,Fvcos,(1)P_，只能计算 t 时间内的平
5、均功率 (2)P_.若 v 为平均速度，则 P 为平均功率；若 v 为瞬时速度,则P为瞬时功率;表示_ 4额定功率和实际功率 (1)额定功率：机械正常工作时能输出的最大功率 (2)实际功率：机械实际工作时输出的功率P实P额,快慢,力的方向与速度方向的夹角,【跟踪训练】 3如图 512 是测定运动员体能的一种装置，运动员质 量为 M，绳拴在腰间沿水平方向跨过滑轮(不计滑轮质量及摩 擦)，下悬一质量为 m 的重物，人用力蹬传送带而人的重心不移 动，使传送带以速率 v 匀速向右运动下面是人对传送带做功,的四种说法，其中正确的是(,),图 512,A人对传送带做功的功率为 Mgv B人对传送带不做功,
6、C人对传送带做功的功率为 mgv,D人对传送带做功的功率为(Mm)gv,解析：人的重心不移动，即人在水平方向受到的摩擦力 f 和拉力 F 相等，重物 m 也保持静止，即绳的拉力Fmg，由牛 顿第三定律可知，人给传送带的摩擦力 fmg，根据Pf v可 知，人对传送带做功的功率为 mgv，选择 C.,答案：C,4如图 513 所示,质量为 m 的物体放在光滑水平面上, 都是从静止开始以相同的加速度移动同样的距离第一次拉力 F1 方向水平，第二次拉力 F2 与水平方向成角斜向上拉，在,此过程中，两力的平均功率分别为 P1、P2，则( ) AP1P2 BP1P2 CP1P2,D无法判断,图 513,解
7、析：物体由静止开始，加速度相同、位移相同，则时间、 末速度相同，由动能定理，合外力做功相同，而物体所受重力、,t 相同，则 P1P2，B 正确,答案：B,考点 3 机车启动问题,续表,PFv，直到PP额Fvm,续表,注意：对比 vm 和 vm的不同，vm为匀加速直线运动过,程的最大速度,【跟踪训练】 5(双选)关于汽车在水平路面上运动，下列说法中正确的,是(,),A汽车以额定功率启动，在速率达到最大以前，加速度 是在不断增大的 B汽车以恒定加速度启动，在速度达到最大以前，牵引 力是不断增大的 C汽车启动后以最大速度行驶，则牵引力等于阻力 D汽车以最大速度行驶后，若要减小速度，可减小牵引 功率,
8、解析：汽车以额定功率启动，由 PFv，速度变大，牵引 力变小，由 FFfma 知加速度变小，A 项错误；汽车以恒定 加速度启动，由 FFfma，F 不变，只有当功率达到额定功 率之后，力 F 才变小做变加速运动，所以 B 项错误；汽车加速 启动，当加速度为零时，速度最大，由 FFfma、a0，可 知牵引力等于阻力，C 项正确；汽车以最大速度行驶后，减小 功率，由 PFv，F 减小，汽车做减速运动，所以 D 项正确,答案：CD,6(2011 年广州增城中学检测)汽车发动机的功率为 60 kW， 若其质量为 5103 kg，在水平路面上行驶时，所受阻力恒为车 重的 0.1 倍，取 g10 m/s2
9、.求：,(1)汽车保持其额定功率不变，从静止启动后能达到的最大,速度是多大？,(2)若汽车从静止开始，保持以 0.5 m/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：(1)设汽车能达到的最大速度为 vm，达到最大速度时 (2)设汽车以加速度 a0.5 m/s2 做匀加速运动时的牵引力为 F，由牛顿第二定律得 Fkmgma 所以 Fkmgma7.5103 N 设汽车匀加速能达到的最大速度为vm，则 PFvm 设匀加速时间为t，由运动学规律vmat,热点 1 机车启动问题的分析,【例 1】(2011 年浙江卷)节能混合动力车是一种可以利用汽 油及所储存的电能作为动力来源的汽车有
10、一质量 m1000 kg 的混合动力轿车，在平直公路上以 v190 km/h 匀速行驶，发动 机的输出功率为 P50 kW.当驾驶员看到前方有 80 km/h 的限速 标志时，保持发动机功率不变，立即启动利用电磁阻尼带动的 发电机工作给电池充电，使轿车做减速运动，运动 L72 m 后，,50%转化为电池的电能假设轿车在上述运动过程中所受阻力 保持不变求：,(1)轿车以 90 km/h 在平直公路上匀速行驶时，所受阻力 F阻,的大小；,(2)轿车从 90 km/h 减速到 72 km/h 过程中，获得的电能 E电； (3)轿车仅用其在上述减速过程中获得的电能 E电 维持,72 km/h 匀速运动
11、的距离 L.,vm,(3)根据题设，轿车在平直公路上匀速行驶时受到的阻力仍 为 F阻2103 N此过程中，由能量转化及守恒定律可知，仅 有电能用于克服阻力做功 E电F阻 L 代入数据得 L31.5 m.,持的时间 t,a,.,备考策略：处理车辆启动问题时，要分析属于哪种启动， 属于启动中的哪个阶段，并要运用好对应的规律在车辆功率 达到最大时，车辆匀速运动的速度vm 和车辆以恒定的加速度运 动时的最大 vm是不同的，vm小于 vm.计算匀加速运动能维,【触类旁通】 1(双选，2011 年广州模拟)2009年12月19日下午，联合 国气候变化大会达成哥本哈根协议，为减少二氧化碳排放， 我国城市公交
12、推出新型节能环保电动车，在检测某款电动车性 能的实验中，质量为 8102 kg 的电动车由静止开始沿平直公路 行驶，达到的最大速度为 15 m/s，利用传感器测得此过程中不 如图 514 所示(图中 AB、BO 均为直线)假设电动车行驶,中所受的阻力恒定，则(,),图 514,A在全过程中，电动车在 B 点时速度最大 BBA 过程电动车做匀加速运动 CCB 过程电动车做减速运动,DCB 过程电动车的牵引力的功率恒定,答案：BD,热点 2 功和功率的计算 【例2】(2011 年海南卷)一质量为 1 kg的质点静止于光滑 水平面上，从 t0 时起，第 1 s 内受到 2 N 的水平外力作用， 第
13、2 s 内受到同方向的 1 N 的外力作用下列判断正确的是,(,),答案：D,备考策略：关于功和功率的考查，总是与具体的运动相结合，在 处理这类问题时，也要对研究对象的受力情况、运动情况作必要的分 析，多数情况下需要与其他知识点相结合计算功时首先要搞清楚是 计算哪个力的功；计算功率时，首先要判断待求的是瞬时功率还是平,【触类旁通】,2(2009 年四川卷)图 515 为修建高层建筑常用的塔式 起重机在起重机将质量 m5103 kg 的重物竖直吊起的过程 中,重物由静止开始向上做匀加速直线运动,加速度 a0.2 m/s2， 当起重机输出功率达到其允许的最大值时，保持该功率 直到重物做 vm1.0
14、2 m/s 的匀速运动取 g10 m/s2，不计额,外功求：,(1)起重机允许输出的最大功率,(2)重物做匀加速运动所经历的时间和起重机在第 2 s 末的,输出功率,图 515,解：(1)设起重机允许输出的最大功率为 P0，重物达到最大,速度时，拉力 F0 等于重力，有,P0F0vm F0mg ,代入数据，得 P05.1104 W,(2)匀加速运动结束时，起重机达到允许输出的最大功率， 设此时重物受到的拉力为 F，速度为 v1，匀加速运动经历时间 为 t1，有,P0Fv1 ,Fmgma v1at1 ,由式并代入数据，得 t15 s ,t2 s 时，重物处于匀加速运动阶段，设此时速度为v2 ，,
15、输出功率为 P，则,v2a t ,PFv2 ,由式并代入数据，得 P2.04104 W.,热点 3 根据图象解决功及功率问题 【例 3】(双选，2010 年新课标卷)如图 516 所示，在 外力作用下某质点运动的 vt 图象为正弦曲线从图中可以判,断(,),图 516,A在 0t1 时间内，外力做正功,B在 0t1 时间内，外力的功率逐渐增大 C在 t2 时刻，外力的功率最大,D在 t1t3 时间内，外力做的总功为零,解析：0t1 时间内，物体速度由零增加到最大，由动能定 理可知外力做正功，选项 A 正确图象斜率表示加速度，0t1 时间内，加速度逐渐减小到零，根据 PFvmav，外力的功 率先增大后减小，到 t1 时刻为零，选项 B 错误t2 时刻，外力 功率 PFv0，选项 C 错误在t1t3 时间内，速度从正向最,大，到负向最大，但动能不变，由动能定理，外力做的总功为 零，选项 D 正确,答案：AD,【触类旁通】 3(双选，2010 年汕头金山中学模拟)物体沿直线运动的 vt 关系如图 517 所示，已知在第 1 s
