《陕西省2018届高考物理一轮复习 功 功率课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《陕西省2018届高考物理一轮复习 功 功率课件（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、,本章是从能量的角度解决动力学问题的具体应用。应加深对功能关系的理解，提高应用能量转化和守恒的观点去分析解决问题的能力。做功问题和机械能及其守恒定律在生产、生活、科技和军事等领域，处处有着实际意义，是历年高考的热点之一。从近几年的高考试题来看，功、功率的概念、动能定理、功能关系、机械能守恒是高考命题的重点。涉及本部分内容的高考题题型全、题量重，可以单独命题，也可以与其他知识结合命题，特别是与圆周运动结合的题目每年必考。,第五章 机械能守恒定律,(1)本章复习应抓住功和能这条基本线索，通过分析“能的转化”把知识融会贯通，强化训练一定要选紧密联系实际生产、生活的习题，努力培养学生从实际问题中提取物
2、理对象和物理场景、建立物理模型的能力，同时培养学生把复杂问题分解为若干简单问题的能力。 (2)对基本概念的理解，可以通过对典型题目的分析，并进行变式和针对训练，让学生明确其内涵和外延。对于多物体多过程问题，要让学生掌握处理问题的技巧，注意分析清楚运动过程，画好示意图，挖掘出隐含条件，排除干扰因素，理解关键词语的内涵，找到问题的突破口。 (3)本章内容多与圆周运动综合出题，在本章的复习中应把重点放在全面巩固知识、运用基础知识解决典型习题上，与其他章节的综合要少要精。,1.若物体做直线运动，依据力与位移的夹角来判断，此法常用于恒力做功的判断。 2.若物体做曲线运动，依据F与v的方向夹角来判断。当9
3、0时，力对物体做正功；90180时，力对物体做负功；=90时，力对物体不做功。 3.依据能量变化来判断：此法既适用于恒力做功，也适用于变力做功，关键应分析清楚能量的转化情况。根据功是能量转化的量度，若有能量转化，则必有力对物体做功。比如系统的机械能增加，说明力对系统做正功；如果系统的机械能减少，则说明力对系统做负功。此法常用于两个相联系的物体之间的相互作用力做功的判断。,要点一 判断功正、负的方法,学案1 功 功率,如图5-1-1所示，小物块A位于光滑的斜面上，斜面位于光滑的水平面上，从地面上看，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
4、，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,B,体验应用,图5-1-1,2.变力做功 (1)用动能定理W=Ek或功能关系W=E，即用能量的增量等效代换变力所做的功。(也可计算恒力功) (2)当变力的功率P一定时，可用W=Pt求功，如机车以恒定功率启动时。 (3)将变力做功转化为恒力做功。 当力的大小不变,而方向始终与运动方向相同或相反时，这类力的功的大小等于力和路程(不是位移)的乘积。如滑动摩擦力做功、空气阻力做功等。 当力的方向不变，大小随位移作线性变化时，可先求出力对位移的平均值F=(F1+F2)/2，再由W=Flcos计算，如弹簧弹力做功。 (4)作出变力
5、F随位移l变化的图象，图象与位移轴所围的“面积”即为变力做的功。图5-1-2中(a)图表示恒力F做的功W，(b)图表示变力F做的功W。,要点二 功的计算方法,图5-1-2,1.恒力做功 对恒力作用下物体的运动，力对物体做的功用W=Flcos求解。该公式可写成W=F(lcos)=(Fcos)l。即功等于力与力方向上位移的乘积或功等于位移与位移方向上力的乘积。,3.总功的求法 (1)总功等于合外力的功 先求出物体所受各力的合力F合，再根据W总=F合lcos计算总功，但应注意应是合力与位移l的夹角。 (2)总功等于各力做功的代数和 分别求出每一个力做的功：W1=F1l1cos1，W2=F2l2cos
6、2，W3=F3l3cos3，再把各个外力的功求代数和即：W总=W1+W2+W3+,名师支招： 在求解总功时，第(1)种情况一般用于各力都是恒力且作用时间相同，第(2)种情况一般用于各力分别作用或作用时间不同时。,所以机动车达最大速度时a=0，F=f，P=Fvm=fvm，这一起动过程的v-t关系如图5-1-3所示，其中vm=P/f。,要点三 机动车辆的两种起动方式,1.以恒定功率起动,加速度逐渐减小 的变加速运动,图5-1-3,2.以恒定加速度起动,图5-1-4,名师支招： 1.机车以恒定加速度起动时，匀加速运动结束的时刻的速度，并未达到整个过程的最大速度。 2.P=Fv中F是牵引力并非合力，这
7、一点在计算时应特别注意。,匀速直 线运动,这一运动过程的v-t关系如图5-1-4所示，其中v0=P额/F,vm=P额/f。,【解析】因物块向右匀速运动，由平衡条件可得 f=mgsin,FN=mgcos f和FN与位移的夹角分别为和90+ 故摩擦力做的功为Wf=fLcos=mgLsincos 支持力做的功为 WN=FNLcos(90+)=-mgLsincos 因重力方向竖直向下，而位移方向水平向右，故重力做功为零，即WG=0。,【例1】如图5-1-5所示，质量为m的物块相对斜面静止，斜面倾角为，它们 一起向右匀速运动位移为L，则摩擦力、支持力和重力分别对物块做的功 为多少？,热点一 功的计算,图
8、5-1-5,【名师支招】在应用公式W=Flcos时要注意与题中所给的角的含义不一定相同。在求恒力做的功时也可以利用W=Fcosl=F分l来求，F分指沿位移方向的分力。再就是W=Flcos=Fl分，也就是用力乘以沿力方向的分位移。,【答案】mgLsincos -mgLsincos 0,【答案】 167 m 676 J,一个质量为4 kg的物体静止在足够大的水平地面上，物体与地面间的动摩擦因数=0.1。从t=0开始，物体受一个大小和方向呈周期性变化的水平力F作用，力F随时间的变化规律如图5-1-6所示。求83 s内物体的位移大小和力F对物体所做的功。(g取10 m/s2),图5-1-6,【解析】0
9、2t0时间内的加速度为a=F0/m 2t03t0时间内的加速度为a=3F0/m 所以3t0时刻物体的速度为 v=a2t0+at0=F0/m2t0+(3F0/m)t0=(5F0/m)t0 所以3t0时刻的瞬时功率为P=3F0v=(15F02/m)t0，B正确。 02t0时间内的位移为x=1/2a(2t0)2=2F0t02/m 2t03t0时间内的位移为 x=a2t0t0+1/2at02=(2F0/m)t02+1/2(3F0/m)t02=(7F0/2m)t02 从t=0到3t0这段时间内的水平力做的功为 W=F0+3F0=2F02t02/m+(21F02/2m)t02=25F02t02/(2m)
10、这段时间内的平均功率为 P=W/(3t0)=25F02t0/(6m)，D正确。,【例2】2009年高考宁夏理综卷质量为m的物体静止在光滑水平面上，从t=0时刻 开始受到水平力的作用。力的大小F与时间t的关系如图5-1-7所示，力的方向保 持不变，则( ) A.3t0时刻的瞬时功率为5F20t0/(2m) B.3t0时刻的瞬时功率为15F20t0/m C.在t=0到3t0这段时间内，水平力的平均功率为23F20t0/(4m) D.在t=0到3t0这段时间内，水平力的平均功率为25F20t0/(6m),【名师支招】(1)区分所求功率是平均功率还是瞬时功率是分析解答功率的首要问题。 (2)对应于某一
11、过程的功率为平均功率，对应于某一时刻的功率为瞬时功率。 (3)瞬时功率等于力与物体在沿该力方向上分速度的乘积。,热点二 平均功率与瞬时功率,图5-1-7,B D,如图5-1-8所示，一根不可伸长的轻绳两端各系一个小球a和b，跨在两根固定在同一高度的光滑水平细杆上，质量为3m的a球置于地面上，质量为m的b球从水平位置静止释放，当a球对地面压力刚好为零时，b球摆过的角度为。下列结论正确的是( ) A.=90 B.=45 C.b球摆动到最低点的过程中，重力对小球做功的功率 先增大后减小 D.b球摆动到最低点的过程中，重力对小球做功的功率 一直增大,A C,图5-1-8,【例3】汽车发动机的功率为60
12、 kW，若其总质量为5 t，在水平路面上行驶时，所受阻力恒为车重的0.1倍，g取 10 m/s2。 (1)汽车保持其额定功率不变，从静止起动后能达到的最大速度是多大？当汽车的加速度为2 m/s2时，速度多 大？当汽车的速度为6m/s时，加速度是多大？ (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，问这一过程能维持多长时间？,热点三 机车的起动问题,【解析】(1)汽车保持额定功率起动，其运动中各量的变化情况为： 第一阶段，为加速度逐渐减小的加速循环过程 这个循环过程结束时，即经过一段的末状态为a=0(此时F=f)，速度达到最大值。 第二阶段，汽车以最大速度匀速运动。当F
13、=f=kmg时，速度最大为vm。 由P=Fv=fvm得 vm=P/f=P/(kmg)=60103/(0.1510310) m/s=12 m/s。 当a=2 m/s2时，由F-f=ma得 F1=ma+f=ma+kmg =51032 N0.1510310 N =1.5104 N 由P=F1v1得 v1=P/F1=60103/(1.5104) m/s=4 m/s，即当汽车加速度为2 m/s2时，其速度为4 m/s。 当v2=6 m/s时，由P=F2v2得 F2=P/v2=60103/6 N=1.0104 N 由F2-fma2得 a2=(F2-f )/m=(1.01040.1510310)/(5103
14、) m/s2=1 m/s2 即当汽车速度为6 m/s时，其加速度为1 m/s2。,只要a0,(2)汽车以恒定加速度起动过程各量变化情况如下： 第一阶段(匀加速运动) 发动机的功率增大到额定功率时，匀加速运动结束。 第二阶段：由于第一阶段结束时，仍有F-f=ma，即Ff，汽车仍要加速，但这时功率已达到额定功率，不能再增大，故以后应是加速度逐渐减小的加速运动，回到第(1)问中的第一阶段第二阶段，最后匀速运动。 故第二阶段的末状态为a=0(F=f)，速度达到最大vm。 第三阶段，汽车以最大速度vm匀速运动。 要求汽车匀加速运动的时间，需先求出匀加速运动的末速度v1 由F-fma得 F=ma+f=ma
15、+kmg 由P=Fv1得 v1=P/F=P/(ma+kmg)=60103/(51030.50.1510310) m/s=8 m/s 由v1=at得 t=v1/a=8/0.5 s=16 s 即汽车以0.5 m/s2的加速度匀加速运动的时间为16 s。,【名师支招】汽车起动问题有两种情况：以恒定功率起动和以恒定牵引力起动。 对于汽车以恒定功率起动掌握两个问题的计算方法： 由加速度求速度问题，先由牛顿第二定律求牵引力，再由P=Fv求对应的速度。 由速度求加速度的问题，先由P=Fv求牵引力，再由牛顿第二定律求对应的加速度。 要知道a=0时汽车速度最大，可根据的方法求最大速度。 对于汽车匀加速起动问题，要明确匀加速的末状态功率达到额定功率，此时并不是汽车所能达到的最大速度，其后还有一个加速度减小的加速过程，这个过程结束时，汽车才达到最大速度。,【答案】 1600m,一列车的质量是5.0105 kg，在平直的轨道上以额定功率 3 000 kW加速行驶，当速度由10 m/s加速到所能达到的最大速度30 m/s时，共用了2 min，则在这段时间内列车前进的距离是多少？(设阻力恒定),
