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1、第五章 机械能及其守恒定律物理一、功一、功1概念：如果物体在力的作用下概念：如果物体在力的作用下 发发生生了了变变化化，那么这个力一定对物体做了功那么这个力一定对物体做了功2做功的两个要素：力和物体在做功的两个要素：力和物体在 发发生生的的位移位移3公式：公式：W ，是力和位移方向间的夹角是力和位移方向间的夹角主干知识整合能量能量力的方向上力的方向上Flcos注意：注意： 1、适用：恒力功。、适用：恒力功。 2、w与与F对应。与对应。与物体是否受其他力无关，与物体处于什么运动物体是否受其他力无关，与物体处于什么运动状态无关。状态无关。3、L指对地位移，指对地位移，F作用点的位移。作用点的位移。
2、指指F F与与L L方向之间的夹角。方向之间的夹角。学案学案【巩固巩固】：质量分别为质量分别为m1m1和和m2m2的两个物体，的两个物体，m1m2m1W2A.W1W2B.W1w2B.W1w2C.W1=W2C.W1=W2D.D.无法确定无法确定【巩固巩固1 1】：关于功是否为矢量，下列说法正确的是（关于功是否为矢量，下列说法正确的是（ ）A.A.因为功有正功和负功，所以功是矢量因为功有正功和负功，所以功是矢量 B.B.因为功没有方向性，所以功是标量因为功没有方向性，所以功是标量C.C.力和位移都是矢量，功也一定是矢量力和位移都是矢量，功也一定是矢量 D.D.力是矢量，功也是矢量力是矢量，功也是矢
3、量【巩固巩固2 2】：物体在两个相互垂直的力作用下运动，力物体在两个相互垂直的力作用下运动，力F1F1对物体对物体做功做功6J6J，物体，物体克服克服力力F2F2做功做功8J8J，则，则F1F2F1F2的合力对物体做功为（的合力对物体做功为（ ） A.14JA.14JB.10JB.10JC.2JC.2JD-2JD-2JCBD第五章 机械能及其守恒定律物理二、功的正负判断二、功的正负判断方方法法一一：根根据据力力的的方方向向和和位位移移方方向向的的夹夹角角判判断断.通通常常判断恒力做功的正负判断恒力做功的正负夹角角功的正功的正负90力力对物体做物体做90力力对物体物体90力力对物体做物体做 或物
4、体或物体正功正功不做功不做功负功负功克服这个力做功克服这个力做功注意注意1：功是力在空间上的积累过程，它是一个过程量功是力在空间上的积累过程，它是一个过程量注意注意2：功有正负但没有方向，故：功有正负但没有方向，故功是功是标量标量，正功表示，正功表示对物体做功的力为动力，负功表示对物体做功的对物体做功的力为动力，负功表示对物体做功的力为阻力，功的正负不表示功的大小力为阻力，功的正负不表示功的大小 1一人乘电梯从一人乘电梯从1楼到楼到20楼，在此过程中经历了楼，在此过程中经历了先加速、后匀速、再减速的运动过程，则电梯支先加速、后匀速、再减速的运动过程，则电梯支持力对人做功情况是持力对人做功情况是
5、( )A加速时做正功，匀速时不做功，减速时做负功加速时做正功，匀速时不做功，减速时做负功B加速时做正功，匀速和减速时做负功加速时做正功，匀速和减速时做负功C加速和匀速时做正功，减速时做负功加速和匀速时做正功，减速时做负功D始终做正功始终做正功D2如如图512所所示示，质量量为m的的物物体体置置于于倾角角为的的斜斜面面上上，在在外外力力作作用用下下，斜斜面面沿沿水水平平方方向向向向左左做做匀匀速速直直线运运动，运运动过程程中中物物体体m与与斜斜面面体体相相对静静止止则关关于于斜斜面面对m的的支支持力和摩擦力的做功情况是持力和摩擦力的做功情况是图512A支持力一定做正功支持力一定做正功 B摩擦力一
6、定做正功摩擦力一定做正功C摩擦力可能不做功摩擦力可能不做功 D支持力可能做支持力可能做负功功A 如如图515所所示示，物物体体沿沿弧弧形形轨道道滑滑下下后后进入入足足够长的的水水平平传送送带，传送送带以以图示示方方向向匀匀速速运运转，则传送送带对物体做功情况可能是物体做功情况可能是A始始终不做功不做功B先做先做负功后做正功功后做正功C先做正功后不做功先做正功后不做功D先做先做负功后不做功功后不做功 图515【答案答案】ACD(1)摩擦力并非只做负功，可以做正功、负功或不做功摩擦力并非只做负功，可以做正功、负功或不做功(2)作用力和反作用力虽然等大反向，但由于其分别作用作用力和反作用力虽然等大反
7、向，但由于其分别作用在两个物体上，产生的位移效果无必然联系，故作用力和反在两个物体上，产生的位移效果无必然联系，故作用力和反作用力的功不一定一正一负，大小也不一定相等作用力的功不一定一正一负，大小也不一定相等 1如如图516所所示示，在在加加速速向向左左运运动的的车厢中中，一一个个人人用用力力沿沿车前前进的的方方向向推推车厢，已已知知人人与与车厢始始终保保持持相相对静止，那么人静止，那么人对车厢做功的情况是做功的情况是图图516A做正功做正功B做做负功功C不做功不做功 D无法确定无法确定（二）变力功的求解（二）变力功的求解求变力功的方法求变力功的方法：（：（1）仅大小不变的：）仅大小不变的：w
8、=FS （2）功率不变的：功率不变的：w=Pt （3）仅方向不变的：图像的面）仅方向不变的：图像的面积积 （4）动能定理）动能定理 （也可计算恒力功也可计算恒力功）【例1】 s1s2s3 FF【例2】 微元法第五章 机械能及其守恒定律物理 变力功的计算变力功的计算(1)当变力的功率当变力的功率P一定时，可用一定时，可用WPt求功，如机车恒功率启动时求功，如机车恒功率启动时(3)用用动动能能定定理理WEk或或功功能能关关系系WE，即即用用能能量量的的增增量量等等效效代换变力所做的功代换变力所做的功(也可计算恒力功也可计算恒力功 )第五章 机械能及其守恒定律物理(1)先先求求F合合，再再根根据据W
9、F合合lcos 计计算算，一一般般适适用于整个过程中合力恒定不变的情况用于整个过程中合力恒定不变的情况(2)先求各个力做的功先求各个力做的功W1、W2Wn，再根据，再根据W总总W1W2Wn计算总功，这是求合力做功常计算总功，这是求合力做功常用的方法用的方法 合力功的计算合力功的计算第五章 机械能及其守恒定律物理【例例】：如图所示，质量为的物体沿倾角为：如图所示，质量为的物体沿倾角为的光滑斜面下滑了的光滑斜面下滑了一段距离一段距离L L，求物体所受各力在下滑过程中对物体做的功及这些力，求物体所受各力在下滑过程中对物体做的功及这些力做的总功？做的总功？ 合力功的计算合力功的计算【跟踪训练跟踪训练】
10、：将质量为：将质量为m=5kgm=5kg的物体竖直抛出的物体竖直抛出h=10mh=10m高度后落高度后落下。空气阻力为下。空气阻力为f=5N,f=5N,求全过程外力对物体做的总功。求全过程外力对物体做的总功。比值比值 快慢快慢 平均平均 平均平均 瞬时瞬时 4额额定定功功率率：机机械械长长时时间间正正常常工工作作而而不不损损坏坏机机械械的的 输出功率输出功率5实际功率：机械实际工作时输出的功率要求实际功率：机械实际工作时输出的功率要求 额定功率额定功率 最大最大小于等于小于等于第五章 机械能及其守恒定律物理【例例】：如图所示，物体由静止开始沿倾角为：如图所示，物体由静止开始沿倾角为的光滑斜面的
11、光滑斜面下滑，下滑，m m、h h已知，求：已知，求：（1 1）物体滑到底端过程中重力的功率）物体滑到底端过程中重力的功率（2 2）物体滑到斜面底端时重力的功率）物体滑到斜面底端时重力的功率【跟踪训练跟踪训练】：将：将1kg1kg的物块在高度为的物块在高度为45m45m的高度以的高度以40m/s40m/s的初速度的初速度平抛，不计重力。求物块（平抛，不计重力。求物块（1 1）落地时重力的瞬时功率。）落地时重力的瞬时功率。 （2 2）落地过程中重力的平均功率。）落地过程中重力的平均功率。第五章 机械能及其守恒定律物理【例例】：一质量为：一质量为m=5t的汽车，发动机额定功率为的汽车，发动机额定功
12、率为P=80kw，汽车由静止开始以加速度汽车由静止开始以加速度a=1m/s2做匀加速直线运动机车发做匀加速直线运动机车发动机达到额定功率后以恒定功率继续行驶假设车的阻力为车动机达到额定功率后以恒定功率继续行驶假设车的阻力为车重的重的0.06倍，倍，g取取10m/s2求：（求：（1）汽车做匀加速直线运动）汽车做匀加速直线运动的最长时间的最长时间t；（；（2）汽车起动后）汽车起动后5s末和末和15s末的瞬时功率；末的瞬时功率；（3）汽车的最大速度）汽车的最大速度vm【跟踪训练跟踪训练】：质量：质量m=5103kg的汽车在水平路面上从静止开的汽车在水平路面上从静止开始以加速度始以加速度a=2m/s2
13、作匀加速运动，所受阻力作匀加速运动，所受阻力f=1.0103N，汽，汽车起动后第车起动后第1s末牵引力的瞬时功率是末牵引力的瞬时功率是 （）（）A2kW B11 kW C20 kW D22kW第五章 机械能及其守恒定律物理【跟踪训练跟踪训练】：质量：质量m=5103kg的汽车在水平路面上从静止开的汽车在水平路面上从静止开始以加速度始以加速度a=2m/s2作匀加速运动，所受阻力作匀加速运动，所受阻力f=1.0103N，汽车，汽车起动后第起动后第1s末牵引力的瞬时功率是末牵引力的瞬时功率是 （）（）A2kW B11 kW C20 kW D22kW6如图所示，分别用力如图所示，分别用力F1、F2、F
14、3将质量为将质量为m的物体由静止沿的物体由静止沿同一光滑斜面以相同的加速度从斜面底端拉到斜面的顶端，此时同一光滑斜面以相同的加速度从斜面底端拉到斜面的顶端，此时三个力的功率分别为三个力的功率分别为P1、P2、P3，则，则AP1P2P3 BP1P2P3CP3P2P1 DP1P2P3答案答案A第五章 机械能及其守恒定律物理5质量为质量为2 kg的物体放在动摩擦因数的物体放在动摩擦因数0.1的水平面上，的水平面上，在水平拉力的作用下由静止开始运动，水平拉力做的功在水平拉力的作用下由静止开始运动，水平拉力做的功W和物体发生的位移和物体发生的位移x之间的关系如图所示，则之间的关系如图所示，则A此物体在此物体在AB段做匀加速直线运动段做匀加速直线运动B此物体在此物体在AB段做匀速直线运动段做匀速直线运动C此物体在此物体在OA段做匀加速直线运动段做匀加速直线运动D此物体在此物体在OA段做匀速直线运动段做匀速直线运动 答案答案BC 与图像综合考查与图像综合考查
