高考物理一輪復(fù)習(xí) 第5章 機(jī)械能 基礎(chǔ)課時(shí)12 功和功率課件.ppt

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[高考導(dǎo)航],基礎(chǔ)課時(shí)12 功和功率,[知識梳理],知識點(diǎn)一、功 1.做功的兩個(gè)要素 (1)作用在物體上的__； (2)物體在力的方向上發(fā)生的_____。 2.公式：W＝_______ (1)α是力與_____方向之間的夾角，l為物體對地的位移。 (2)該公式只適用于_____做功。,恒力,位移,Flcos α,位移,力,3.功的正負(fù),正功,不做功,負(fù)功,[思考] 一陣風(fēng)水平吹過，將熟透的蘋果從兩米高的枝頭吹落。若蘋果重2 N，風(fēng)力恒為3 N，下落的水平位移為1 m。,(1)蘋果下落過程中，重力和風(fēng)力各做多少功？ (2)重力和風(fēng)力對蘋果做的總功能不能用平行四邊形定則來求？若不能應(yīng)該怎么求？所做總功為多少？總結(jié)出兩個(gè)力的總功的求法。,知識點(diǎn)二、功率 1.定義：功與完成這些功所用時(shí)間的_____。 2.物理意義：描述力對物體____________。 3.公式,平均功率,(2)P＝________(α為F與v的夾角) ①v為平均速度，則P為_________。 ②v為瞬時(shí)速度，則P為_________。 4.額定功率：機(jī)械正常工作時(shí)輸出的_____功率。,平均功率,瞬時(shí)功率,最大,做功的快慢,比值,Fvcos α,[思考] 汽車以不同方式啟動，一次以恒定功率啟動，一次勻加速啟動。,(1)用公式P＝Fv研究汽車啟動問題時(shí)，力F是什么力？ (2)以恒定功率啟動時(shí)，汽車的加速度變化嗎？做什么運(yùn)動？ (3)汽車上坡的時(shí)候，司機(jī)師傅必須換擋，其目的是什么？,1.(多選)下列說法正確的是( ) A.一個(gè)力對物體做了負(fù)功，則說明這個(gè)力一定阻礙物體的運(yùn)動 B.滑動摩擦力可能做負(fù)功，也可能做正功；靜摩擦力對物體一定不做功 C.作用力做正功時(shí)，反作用力一定做負(fù)功 D.據(jù)P＝Fv可知，發(fā)動機(jī)功率一定時(shí)，交通工具的牽引力與運(yùn)動速度成反比 答案 AD,[診斷自測],答案 BD,3.起重機(jī)以1 m/s2的加速度將質(zhì)量為1 000 kg的貨物由靜止開始勻加速向上提升，g取10 m/s2，則在1 s內(nèi)起重機(jī)對貨物做的功是( ) A.500 J B.4 500 J C.5 000 J D.5 500 J 解析 貨物的加速度向上， 由牛頓第二定律有：F－mg＝ma， 起重機(jī)的拉力F＝mg＋ma＝11 000 N。,做功為W＝Fl＝5 500 J，故D正確。 答案 D,4.(2016·瑞安高三檢測)如圖1所示，兩個(gè)物體與水平地面間的動摩擦因數(shù)相等，它們的質(zhì)量也相等。在甲圖用力F1拉物體，在乙圖用力F2推物體，夾角均為α，兩個(gè)物體都做勻速直線運(yùn)動，通過相同的位移。設(shè)F1和F2對物體所做的功分別為W1和W2，物體克服摩擦力做的功分別為W3和W4，下列判斷正確的是( ),圖1 A.F1＝F2 B.W1＝W2 C.W3＝W4 D.W1－W3＝W2－W4,解析 由共點(diǎn)力的平衡可知：F1cos α＝μ(mg－F1sin α)，F(xiàn)2cos α＝μ(mg＋F2sin α)，則F1＜F2，A錯(cuò)誤；由W＝Fxcos α，位移大小相等，夾角相等，則有W1＜W2，B錯(cuò)誤；由f滑＝μFN，可知f1＝μ(mg－F1sin α)，f2＝μ(mg＋F2sin α)，則有W3＜W4，C錯(cuò)誤；兩物體都做勻速直線運(yùn)動，合外力做功之和為零，則有W1－W3＝W2－W4，所以正確選項(xiàng)為D。 答案 D,5.如圖2所示，某質(zhì)點(diǎn)在外力作用下運(yùn)動的速度－時(shí)間圖線按余弦規(guī)律變化。則下列說法中正確的是( ),圖2 A.在0～t1時(shí)間內(nèi)，外力做正功 B.在0～t1時(shí)間內(nèi)，外力的功率逐漸增大 C.在t2時(shí)刻，外力的功率最大 D.在t1～t3時(shí)間內(nèi)，外力做的總功為零,解析 在0～t1時(shí)間內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)速度減小，動能減小，由動能定理可知，外力做負(fù)功，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；v－t圖線的斜率表示加速度，0時(shí)刻，v－t圖線斜率為零，加速度為零，合外力為零，外力的功率為零，t1時(shí)刻，合外力最大，速度為零，外力的功率為零；0～t1時(shí)間內(nèi)速度逐漸減小，合外力逐漸增大，所以外力的功率先增大后減小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；在t2時(shí)刻，外力為零，速度最大，外力的功率為零，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由于t1時(shí)刻和t3時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)速度均為零，動能為零，由動能定理可知，外力做的總功為零，選項(xiàng)D正確。 答案 D,考點(diǎn)一 正、負(fù)功的判斷及計(jì)算 1.判斷力是否做功及做正、負(fù)功的方法,2.計(jì)算功的方法 (1)恒力做的功 直接用W＝Flcos α計(jì)算。,(2)合外力做的功 方法一：先求合外力F合，再用W合＝F合lcos α求功。 方法二：先求各個(gè)力做的功W1、W2、W3…，再應(yīng)用W合＝W1＋W2＋W3＋…求合外力做的功。 (3)變力做的功 ①應(yīng)用動能定理求解。 ②用W＝Pt求解，其中變力的功率P不變。 ③常用方法還有轉(zhuǎn)換法、微元法、圖象法、平均力法等，求解時(shí)根據(jù)條件靈活選擇。,【例1】 (多選)如圖3所示，傾角為θ的斜劈放在水平面上，斜劈上用固定的豎直擋板擋住一個(gè)光滑的質(zhì)量為m的小球，當(dāng)整個(gè)裝置沿水平面以速度v向左勻速運(yùn)動時(shí)間t時(shí)，以下說法正確的是( ),圖3,答案 ACD,方法提煉 1.求解恒力做功的流程圖,2.求解恒力做功的兩個(gè)關(guān)鍵 (1)恒力做功大小只與F、l、α這三個(gè)量有關(guān)。與物體是否還受其他力、物體運(yùn)動的速度、加速度等其他因素?zé)o關(guān)，也與物體運(yùn)動的路徑無關(guān)。 (2)F與l必須具備同時(shí)性，即l必須是力F作用過程中物體的位移。,【變式訓(xùn)練】 1.(2014·新課標(biāo)全國卷Ⅱ，16)一物體靜止在粗糙水平地面上?，F(xiàn)用一大小為F1的水平拉力拉動物體，經(jīng)過一段時(shí)間后其速度變?yōu)関。若將水平拉力的大小改為F2，物體從靜止開始經(jīng)過同樣的時(shí)間后速度變?yōu)?v。對于上述兩個(gè)過程，用WF1、WF2分別表示拉力F1、F2所做的功，Wf1、Wf2分別表示前后兩次克服摩擦力所做的功，則( ) A.WF24WF1，Wf22Wf1 B.WF24WF1, Wf2＝2Wf1 C.WF24WF1，Wf2＝2Wf1 D.WF24WF1, Wf22Wf1,答案 C,【例2】 一臺起重機(jī)從靜止開始勻加速地將一質(zhì)量m＝1.0×103 kg的貨物豎直吊起，在2 s末貨物的速度v＝4 m/s。起重機(jī)在這2 s內(nèi)的平均輸出功率及2 s末的瞬時(shí)功率分別為(g取10 m/s2)( ) A.2.4×104 W 2.4×104 W B.2.4×104 W 4.8×104 W C.4.8×104 W 2.4×104 W D.4.8×104 W 4.8×104 W,答案 B,特別提醒 要明確所求功率是平均功率還是瞬時(shí)功率，對應(yīng)于某一過程的功率為平均功率，對應(yīng)于某一時(shí)刻的功率為瞬時(shí)功率。,【變式訓(xùn)練】 2.(多選)如圖4所示，某一百貨商場內(nèi)自動電梯以恒定速度v0勻速上升，一個(gè)質(zhì)量為m的人沿電梯勻速往上走，在時(shí)間t內(nèi)走完此電梯。若電梯長為l，電梯斜面傾角為α，則( ),圖4,答案 BC,考點(diǎn)三 機(jī)車的兩種啟動模型的分析,【例3】 (2015·新課標(biāo)全國卷Ⅱ，17)一汽車在平直公路上行駛。從某時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，發(fā)動機(jī)的功率P隨時(shí)間t的變化如圖5所示。假定汽車所受阻力的大小f恒定不變。下列描述該汽車的速度v隨時(shí)間t變化的圖線中，可能正確的是( ),圖5,答案 A,【變式訓(xùn)練】 3.一列火車總質(zhì)量m＝500 t，發(fā)動機(jī)的額定功率P＝6×105 W，在軌道上行駛時(shí)，軌道對列車的阻力Ff是車重的0.01倍。(取g＝10 m/s2) (1)求列車在水平軌道上行駛的最大速度； (2)在水平軌道上，發(fā)動機(jī)以額定功率P工作，求當(dāng)行駛速度為v1＝1 m/s和v2＝10 m/s時(shí)，列車的瞬時(shí)加速度a1、a2的大?。?(3)列車在水平軌道上以36 km/h的速度勻速行駛時(shí)，求發(fā)動機(jī)的實(shí)際功率P′； (4)若列車從靜止開始，保持0.5 m/s2的加速度做勻加速運(yùn)動，求這一過程維持的最長時(shí)間。,答案 (1)12 m/s (2)1.1 m/s2 0.02 m/s2 (3)5×105 W (4)4 s,1.(多選)(2016·江蘇南通模擬)如圖6所示，質(zhì)量為m的木塊放在傾角為α的斜面上，與斜面一起水平向左勻速運(yùn)動，木塊( ),圖6 A.對斜面的壓力大小為mgcos α B.所受的支持力對木塊不做功 C.所受的摩擦力對木塊做負(fù)功 D.所受的摩擦力方向可能沿斜面向下,解析 木塊隨斜面一起水平向左勻速運(yùn)動，根據(jù)平衡條件可知木塊對斜面的壓力大小為mgcos α，選項(xiàng)A正確；木塊所受的支持力與木塊位移的夾角為銳角，所以木塊所受支持力對木塊做正功，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；木塊所受的摩擦力方向一定沿斜面向上，與木塊位移的夾角為鈍角，所以木塊所受的摩擦力對木塊做負(fù)功，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。 答案 AC,2.如圖7所示，小球在水平拉力作用下，以恒定速率v沿豎直光滑圓軌道由A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)，在此過程中拉力的瞬時(shí)功率變化情況是( ),圖7 A.逐漸減小 B.逐漸增大 C.先減小，后增大 D.先增大，后減小,答案 B,3.(2015·海南單科，3)假設(shè)摩托艇受到的阻力的大小正比于它的速率。如果摩托艇發(fā)動機(jī)的輸出功率變?yōu)樵瓉淼?倍，則摩托艇的最大速率變?yōu)樵瓉淼? ),答案 D,4.(多選)起重機(jī)的鋼索將重物由地面吊到空中某個(gè)高度，其鋼索拉力的功率隨時(shí)間變化的圖象如圖8所示，則( ),圖8 A.0～t1時(shí)間內(nèi)，若拉力不變，重物變加速上升 B.t1～t2時(shí)間內(nèi)，若拉力不變，重物勻加速上升 C.t2～t3時(shí)間內(nèi)，若拉力不變，重物勻減速上升 D.在t2時(shí)刻，重物所受拉力突然減小,解析 題給鋼索拉力的功率隨時(shí)間變化的圖象。在t1、t2時(shí)刻功率突然減小，由于速度不能突變，由P＝Fv可知，只能是拉力突然減小，故選項(xiàng)D正確；0～t1時(shí)間內(nèi)，拉力的功率隨時(shí)間均勻增大，由P＝Fv、v＝at可知，重物做勻加速直線運(yùn)動，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；t1～t2時(shí)間內(nèi)，功率不變，拉力不變，由P＝Fv可知，重物勻速上升，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；t2～t3時(shí)間內(nèi)，鋼索拉力的功率隨時(shí)間均勻減小，由P＝Fv可知，若拉力不變，重物勻減速上升，選項(xiàng)C正確。 答案 CD,5.如圖9所示，一質(zhì)量為2×103 kg的小汽車從傾斜路面上以20 m/s的速度經(jīng)A點(diǎn)駛?cè)肽酀舻乃铰访?，行?00 m路程后到達(dá)B點(diǎn)，速度降為5 m/s，此后速度保持恒定，已知整個(gè)過程中汽車發(fā)動機(jī)的輸出功率恒為40 kW。求：,圖9 (1)在泥濘路面上行駛時(shí)，汽車受到的阻力； (2)速度為10 m/s時(shí)，汽車的加速度。,答案 (1)8 000 N (2)2 m/s2 與速度的方向相反,