高考物理二輪專題突破 功和功率能的轉(zhuǎn)化與守恒課件 魯科版

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1、 1舉例說明功是能量轉(zhuǎn)化的量度，理解功和功率 2通過實(shí)驗(yàn)，探究恒力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系理解動(dòng)能和動(dòng)能定理，會(huì)用動(dòng)能定理解釋生活和生產(chǎn)中的現(xiàn)象 3理解重力勢能，知道重力勢能的變化與重力做功的關(guān)系 4通過實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，理解機(jī)械能守恒定律會(huì)利用機(jī)械能守恒定律分析生活和生產(chǎn)中的有關(guān)問題 5了解自然界中存在多種形式的能量，知道能量守恒是最基本、最普遍的自然規(guī)律之一 6通過能量守恒以及能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性，認(rèn)識提高效率的重要性了解能源與人類生存和社會(huì)發(fā)展的關(guān)系知道可持續(xù)發(fā)展的重要意義 本部分涉及的內(nèi)容是動(dòng)力學(xué)內(nèi)容的深化，其中動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒定律及功能關(guān)系是高考考查的熱點(diǎn)和重點(diǎn)這部分內(nèi)

2、容除單獨(dú)命題外，還常與圓周運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)、帶電粒子在電磁場中的運(yùn)動(dòng)、電磁感應(yīng)等內(nèi)容相結(jié)合從題型上看，可以是選擇題，也可以是計(jì)算題 要深刻理解有關(guān)的基本概念，牢固掌握應(yīng)用兩個(gè)定理解題的步驟，深入理解它們的內(nèi)涵和外延學(xué)會(huì)將復(fù)雜的物理過程分解成若干個(gè)子過程，分析每一個(gè)過程的始末運(yùn)動(dòng)狀態(tài)量及物理過程中力、加速度、速度、能量的變化要學(xué)會(huì)建立相關(guān)物理模型，靈活運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律、動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒定律及能量轉(zhuǎn)化的方法提高解決實(shí)際問題的能力 1功 (1)做功的兩個(gè)不可缺少的因素： 和物體在上發(fā)生的位移 (2)公式： (s表示力的作用點(diǎn)相對地面的位移) (3)單位： .1 J1 Nm.物體受到力的作用物體受到

3、力的作用力的方向力的方向WFs.焦耳焦耳 (4)矢標(biāo)性：功是 ，但有正、負(fù)功之分，正功表示對物體做功，負(fù)功表示對物體做功 2功率 (1)定義：功跟完成這些功的比值 (2)物理意義：功率描述做功的 ，功率大則做功 ，功率小則做功平均功率平均功率 標(biāo)量標(biāo)量動(dòng)力動(dòng)力阻力阻力所用時(shí)間所用時(shí)間快快慢慢 PFvcos中，若v為平均速度，則P為 ；v為瞬時(shí)速度，則P為；為F與v的夾角 (4)額定功率：機(jī)械工作時(shí)輸出的功率一般在機(jī)械的銘牌上標(biāo)明 (5)實(shí)際功率：機(jī)械實(shí)際工作時(shí)輸出的功率要求它小于等于額定功率平均功率平均功率瞬時(shí)功率瞬時(shí)功率正常正常最大最大 考點(diǎn)一判斷功的正、負(fù)的方法 1根據(jù)力和位移方向的夾角判

4、斷此法常用于恒力功的判斷 2根據(jù)力和瞬時(shí)速度方向的夾角判斷此法常用于判斷質(zhì)點(diǎn)做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)變力的功，夾角是銳角做正功，是鈍角做負(fù)功，是直角不做功 3從能量的轉(zhuǎn)化角度來進(jìn)行判斷若有能量轉(zhuǎn)化，則應(yīng)有力做功此法常用于判斷兩個(gè)相聯(lián)系的物體做功的情況 【案例1】(2009廣東理科基礎(chǔ))物體在合外力作用下做直線運(yùn)動(dòng)的vt圖象如圖所示下列表述正確的是() A在01 s內(nèi)，合外力做正功 B在02 s內(nèi)，合外力總是做負(fù)功 C在12 s內(nèi)，合外力不做功 D在03 s內(nèi)，合外力總是做正功 【解析】從圖象上可知，01 s內(nèi)物體的速度增大，動(dòng)能增大，合外力做正功，A項(xiàng)正確；同理分析，02 s內(nèi)合外力先做正功后做負(fù)功，B項(xiàng)

5、錯(cuò)誤；12 s內(nèi)合外力做負(fù)功，C項(xiàng)錯(cuò)誤；03 s內(nèi)合外力先做正功，后做負(fù)功，D項(xiàng)錯(cuò)誤 【答案】A 【即時(shí)鞏固1】(2011屆合肥檢測)如圖所示，物體沿弧形軌道滑下后進(jìn)入足夠長的水平傳送帶，傳送帶以圖示方向勻速運(yùn)轉(zhuǎn)，則傳送帶對物體做功情況不可能的是() A始終不做功B先做負(fù)功后做正功 C先做正功后不做功 D先做負(fù)功后不做功 【解析】要判斷傳送帶對物體的做功情況需分析物體所受摩擦力的可能方向 設(shè)傳送帶速度大小為v1，物體剛滑上傳送帶時(shí)的速度大小為v2.當(dāng)v1v2時(shí)，物體隨傳送帶一起勻速運(yùn)動(dòng)，故傳送帶與物體之間不存在摩擦力，即傳送帶對物體始終不做功，A正確當(dāng)v1v2時(shí)，物體相對傳送帶向左運(yùn)動(dòng)，物體受

6、到的滑動(dòng)摩擦力方向向右，則物體先做勻加速運(yùn)動(dòng)直到速度達(dá)到v1，再做勻速運(yùn)動(dòng)，故傳送帶對物體先做正功后不做功，C正確應(yīng)選B項(xiàng) 【答案】B 考點(diǎn)二幾種求功的方法 1恒力做功的求解方法 用WFscos求解處理方法有兩種，一是用力F乘以物體在力F方向上的分位移scos，二是用力F在位移s方向上的分力Fcos乘以物體的位移s. 2合外力的功求解方法 先用平行四邊形定則求出合外力，再根據(jù)WF合scos計(jì)算功注意：應(yīng)是合外力與位移s的夾角 先分別求出各個(gè)外力的功：W1F1scos1，W2F2scos2再把各個(gè)外力的功求代數(shù)和，即：WW1W2W3 3與勢能相關(guān)的力的功的求法 如重力、彈簧的彈力、電場力等它們的

7、功與路徑無關(guān)，只與位移有關(guān)，或者說只與始、末點(diǎn)的位置有關(guān)它們的功可以根據(jù)對應(yīng)勢能的變化來求 4變力做功的求解方法 用動(dòng)能定理WEk或功能關(guān)系WE(功是能量轉(zhuǎn)化的量度)即用能量的增量等效代換變力所做的功(可計(jì)算變力功或恒力功) 作出變力F隨位移s變化的圖象，圖象與位移軸所圍的“面積”即為變力做的功如圖(a)表示恒力F做的功W，圖(b)表示變力F做的功W. 【技巧提示】恒力做功的大小只與F、s、這3個(gè)量有關(guān)，與物體是否還受其他力、物體的速度、加速度等其他因素?zé)o關(guān) 【案例2】(2009海南高考)一物體在外力的作用下從靜止開始做直線運(yùn)動(dòng)，合外力方向不變，大小隨時(shí)間的變化如圖所示設(shè)該物體在t0和2t0時(shí)

8、刻相對于出發(fā)點(diǎn)的位移分別是s1和s2，速度分別是v1和v2，合外力從開始至t0時(shí)刻做的功是W1，從t0至2t0時(shí)刻做的功是W2，則() As25s1v23v1 Bs19s2v25v1 Cs25s1W28W1 Dv23v1W29W1 【即時(shí)鞏固2】(2011屆德州檢測)如圖所示，三個(gè)固定的斜面底邊長度都相等，斜面傾角分別為30、45、60，斜面的表面情況都一樣完全相同的物體(可視為質(zhì)點(diǎn))A、B、C分別從三斜面的頂部滑到底部的過程中() A物體A克服摩擦力做的功最多 B物體B克服摩擦力做的功最多 C物體C克服摩擦力做的功最多 D三個(gè)物體克服摩擦力做的功一樣多 【解析】因?yàn)槿齻€(gè)固定斜面的表面情況一樣

9、，A、B、C又是完全相同的三個(gè)物體，因此A、B、C與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同可設(shè)為，由功的定義：Wfsmgscosmgd，三個(gè)固定斜面底邊長度d都相等，所以摩擦力對三個(gè)物體做的功相等，都為mgd，因此三個(gè)物體克服摩擦力做的功一樣多，都為mgd. 【答案】D 【案例3】如圖所示，某人用大小不變的力F拉著放在光滑平面上的物體，開始時(shí)與物體相連的繩和水平面間的夾角是，當(dāng)拉力F作用一段時(shí)間后，繩與水平面間的夾角為.已知圖中的高度是h，求繩的拉力T對物體所做的功(假定繩的質(zhì)量、滑輪質(zhì)量及繩與滑輪間的摩擦不計(jì)) 【技巧點(diǎn)撥】作用在物體上的拉力T大小不變，方向變化，是變力做功問題人對繩的拉力F對繩做的功就等

10、于繩的拉力T對物體做的功，而F的大小和方向都不變，利用等效法改變研究對象，就把求T變力做功問題轉(zhuǎn)化為求恒力F對繩做功的問題 【即時(shí)鞏固3】人在A點(diǎn)拉著繩通過一定滑輪吊起質(zhì)量為m50 kg的物體，如圖所示，開始時(shí)繩與水平方向的夾角為60，人勻速提起重物由A點(diǎn)沿水平方向運(yùn)動(dòng)s2 m而到達(dá)B點(diǎn)，此時(shí)繩與水平方向成30角，求人對繩的拉力做了多少功？(取g10 m/s2) 【解析】人對繩的拉力大小雖然始終等于物體的重力，但方向卻時(shí)刻在變，而已知的位移s又是人沿水平方向走的距離，所以無法利用WFscos直接求拉力做的功若轉(zhuǎn)換一下研究對象則不難發(fā)現(xiàn)：人對繩的拉力的功與繩對物體的拉力的功相等，而繩對物體的拉力

11、是恒力這種轉(zhuǎn)換研究對象的辦法也是求變力做功的有效途徑之一 【答案】732 J 即時(shí)鞏固4】如圖所示，重物的質(zhì)量為1 kg，動(dòng)滑輪質(zhì)量不計(jì)，豎直向上拉動(dòng)細(xì)繩，使重物從靜止開始以5 m/s2的加速度上升，則拉力F在1 s內(nèi)對物體做的功為多大？拉力F在1 s末的瞬時(shí)功率是多大？(g取10 m/s2) 考點(diǎn)四機(jī)動(dòng)車輛起動(dòng)的兩種方式 1機(jī)車以恒定功率起動(dòng)的運(yùn)動(dòng)過程 2機(jī)車以恒定加速度起動(dòng)的運(yùn)動(dòng)過程 【案例5】(2009四川理綜)圖示為修建高層建筑常用的塔式起重機(jī)在起重機(jī)將質(zhì)量m5103 kg的重物豎直吊起的過程中，重物由靜止開始向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度a0.2 m/s2，當(dāng)起重機(jī)輸出功率達(dá)到其允許的

12、最大值時(shí)，保持該功率直到重物做vm1.02 m/s的勻速運(yùn)動(dòng)g取10 m/s2，不計(jì)額外功求： (1)起重機(jī)允許輸出的最大功率 (2)重物做勻加速運(yùn)動(dòng)所經(jīng)歷的時(shí)間和起重機(jī)在第2秒末的輸出功率 【解析】(1)設(shè)起重機(jī)允許輸出的最大功率為P0，重物達(dá)到最大速度時(shí)拉力F0等于重力 P0F0vm. F0mg. 代入數(shù)據(jù)，有：P05.1104 W (2)勻加速運(yùn)動(dòng)結(jié)束時(shí)，起重機(jī)達(dá)到允許輸出的最大功率，設(shè)此時(shí)重物受到的拉力為F，速度為v1，勻加速運(yùn)動(dòng)經(jīng)歷時(shí)間為t1，有： P0Fv1， Fmgma， v1at1. 由，代入數(shù)據(jù)，得：t15 s t2 s時(shí)，重物處于勻加速運(yùn)動(dòng)階段，設(shè)此時(shí)速度為v2，輸出功率為P，則v2at， PFv2. 由，代入數(shù)據(jù)，得：P2.04104 W. 【答案】(1)5.1104 W(2)2.04104 W 【即時(shí)鞏固5】質(zhì)量為m5103 kg的汽車在水平公路上行駛，阻力是車重的10%.讓車保持額定功率為60 kW從靜止開始起動(dòng) (1)若以額定功率起動(dòng)，求汽車達(dá)到的最大速度vm及汽車車速v12 m/s時(shí)的加速度 (2)若汽車以v6 m/s的速度勻速行駛，求汽車的實(shí)際功率(g取10 m/s2) (2)由PFv得： PF阻vmgv0.15103106 W 3104 W30 kW. 【答案】(1)12 m/s5 m/s2(2)30 kW