湖南省2015屆高三物理專題二第5課時功與功率動能定理2課件

1、功與功率動能定理功與功率動能定理知識網(wǎng)絡(luò)知識網(wǎng)絡(luò)功：功：W=Fscos, ,求求功的三種方法功的三種方法W=Fscos(求恒力的功求恒力的功)用功能關(guān)系用功能關(guān)系(或動能定理求功或動能定理求功)( 平均功率平均功率PtPW cosvFtWP 平均功率平均功率tWP :功率功率 cos:FvP 瞬時功率瞬時功率221:mvEk 動能動能重力勢能：重力勢能：EP=mgh(h為從物體的重心到參為從物體的重心到參 考面的高度考面的高度)彈性勢能：由于彈簧發(fā)生彈性形變而具有彈性勢能：由于彈簧發(fā)生彈性形變而具有 的勢能的勢能機械能機械能機機械械能能動能定理動能定理(合外力的功與動能變化的關(guān)系合外力的功與動

2、能變化的關(guān)系)：重力的功和重力勢能變化的關(guān)系：重力的功和重力勢能變化的關(guān)系：重力以外的力做的功與機械能變化的關(guān)系：重力以外的力做的功與機械能變化的關(guān)系：21222121mvmvW 總總21PPGEEW 12EEWG 外外條件條件:只有重力或彈簧彈力做功只有重力或彈簧彈力做功2222112121:mvmghmvmgh 表達(dá)式表達(dá)式注意它和動量守恒定律在守恒條件上的區(qū)別注意它和動量守恒定律在守恒條件上的區(qū)別實驗實驗:驗證機械能守恒定律驗證機械能守恒定律功能功能關(guān)系關(guān)系機械能機械能守恒定律守恒定律機機械械能能重點知識詮釋重點知識詮釋一、求變力做功一、求變力做功二、功率：表示物體做功快慢的物理量二、功

3、率：表示物體做功快慢的物理量三、機車起動的兩種方式三、機車起動的兩種方式四、動能定理四、動能定理1內(nèi)容及表達(dá)式內(nèi)容及表達(dá)式內(nèi)容：合外力對物體做的功等于物體動能的內(nèi)容：合外力對物體做的功等于物體動能的變化。變化。表達(dá)式：表達(dá)式：W合合Ek2Ek1.2對動能定理的進一步理解對動能定理的進一步理解(1)W總總是所有外力對物體做的總功，這些力是所有外力對物體做的總功，這些力對物體所做功的代數(shù)和等于物體動能的增量。對物體所做功的代數(shù)和等于物體動能的增量。(2)動能定理與參考系的選取有關(guān)。中學(xué)物理動能定理與參考系的選取有關(guān)。中學(xué)物理中一般取地面為參考系。中一般取地面為參考系。(3)動能定理既適用于物體的直

4、線運動，也動能定理既適用于物體的直線運動，也適用于曲線運動；既適用于恒力的功，也適用于適用于曲線運動；既適用于恒力的功，也適用于變力的功。力可以是各種性質(zhì)的力，既可以同時變力的功。力可以是各種性質(zhì)的力，既可以同時作用，也可以分段作用；只要求出在作用過程中作用，也可以分段作用；只要求出在作用過程中各力做功的多少和正負(fù)即可。動能定理是計算物各力做功的多少和正負(fù)即可。動能定理是計算物體的位移或速率的簡捷公式，當(dāng)題目中涉及到位體的位移或速率的簡捷公式，當(dāng)題目中涉及到位移時可優(yōu)先考慮動能定理。這些正是運用動能定移時可優(yōu)先考慮動能定理。這些正是運用動能定理解題的優(yōu)越性所在。理解題的優(yōu)越性所在。(4)若物體

5、的運動過程包含幾個不同的過若物體的運動過程包含幾個不同的過程，應(yīng)用動能定理時，可以分段考慮，也可以全程，應(yīng)用動能定理時，可以分段考慮，也可以全程作為一個整體考慮。程作為一個整體考慮。3一般應(yīng)用步驟一般應(yīng)用步驟(1)選取研究對象，明確它的運動過程。選取研究對象，明確它的運動過程。(2)分析研究對象的受力情況和各力做功分析研究對象的受力情況和各力做功情況，然后求各個外力做功的代數(shù)和。情況，然后求各個外力做功的代數(shù)和。(3)明確物體運動過程中初、末狀態(tài)的動明確物體運動過程中初、末狀態(tài)的動能能Ek1和和Ek2。(4)列出動能定理的方程列出動能定理的方程W合合Ek2Ek1，及其他必要的解題方程，進行求解

6、。及其他必要的解題方程，進行求解。方法指津方法指津一、求變力做功的幾種方法一、求變力做功的幾種方法 功的計算在中學(xué)物理中占有重要的地位，中功的計算在中學(xué)物理中占有重要的地位，中學(xué)階段所學(xué)的功的計算公式學(xué)階段所學(xué)的功的計算公式WFscos只能用于只能用于恒力做功情況，對于變力做功的計算則沒有一個恒力做功情況，對于變力做功的計算則沒有一個固定公式可用，變力做功問題可歸納如下：固定公式可用，變力做功問題可歸納如下：(1)等值法等值法 等值法即若某一變力的功和某一恒力的功相等值法即若某一變力的功和某一恒力的功相等，則可以通過計算該恒力的功，求出該變力的等，則可以通過計算該恒力的功，求出該變力的功。而恒

7、力做功又可以用功。而恒力做功又可以用WFscos計算，從而計算，從而使問題變得簡單。使問題變得簡單。(2)微元法微元法 當(dāng)物體在變力的作用下作曲線運動時，若當(dāng)物體在變力的作用下作曲線運動時，若力的方向與物體運動的切線方向之間的夾角不力的方向與物體運動的切線方向之間的夾角不變，且力與位移的方向同步變化，可用微元法變，且力與位移的方向同步變化，可用微元法將曲線分成無限個小元段，每一小元段可認(rèn)為將曲線分成無限個小元段，每一小元段可認(rèn)為恒力做功，總功即為各個小元段做功的代數(shù)和。恒力做功，總功即為各個小元段做功的代數(shù)和。(3)平均力法平均力法 如果力的方向不變，力的大小對位移按線如果力的方向不變，力的大

8、小對位移按線性規(guī)律變化時，可用力的算術(shù)平均值性規(guī)律變化時，可用力的算術(shù)平均值(恒力恒力)代代替變力，利用功的定義式求功。替變力，利用功的定義式求功。(4)用動能定理求變力做功用動能定理求變力做功 例例1.用鐵錘將一鐵釘擊入木塊，設(shè)木塊用鐵錘將一鐵釘擊入木塊，設(shè)木塊對鐵釘?shù)淖枇εc鐵釘進入木塊內(nèi)的深度成正對鐵釘?shù)淖枇εc鐵釘進入木塊內(nèi)的深度成正比。在鐵錘擊第一次時，能把鐵釘擊入木塊比。在鐵錘擊第一次時，能把鐵釘擊入木塊內(nèi)內(nèi)1cm。問擊第二次時，能擊入多少深度？。問擊第二次時，能擊入多少深度？(設(shè)鐵錘每次做功相等設(shè)鐵錘每次做功相等) 如圖甲所示，靜止于光滑水平面上坐標(biāo)原點處的如圖甲所示，靜止于光滑水平

9、面上坐標(biāo)原點處的小物塊，在水平拉力小物塊，在水平拉力F作用下，沿作用下，沿x軸方向運動，軸方向運動，拉力拉力F隨物塊所在位置坐標(biāo)隨物塊所在位置坐標(biāo)x的變化關(guān)系如圖乙所的變化關(guān)系如圖乙所示，圖線為半圓。則小物塊運動到示，圖線為半圓。則小物塊運動到x0處時處時F做的總做的總功為功為() A0 B. Fmx/2 C. Fmx0 D. x02444 如圖甲所示，靜止于光滑水平面上坐標(biāo)原點處的如圖甲所示，靜止于光滑水平面上坐標(biāo)原點處的小物塊，在水平拉力小物塊，在水平拉力F作用下，沿作用下，沿x軸方向運動，軸方向運動，拉力拉力F隨物塊所在位置坐標(biāo)隨物塊所在位置坐標(biāo)x的變化關(guān)系如圖乙所的變化關(guān)系如圖乙所示，

10、圖線為半圓。則小物塊運動到示，圖線為半圓。則小物塊運動到x0處時處時F做的總做的總功為功為() A0 B. Fmx/2 C. Fmx0 D. x02444二、求某力的平均功率和瞬時功率二、求某力的平均功率和瞬時功率 例例2.質(zhì)量為質(zhì)量為m0.5kg的物體從高處以的物體從高處以v05m/s的初速度水平拋出，求：拋出后的初速度水平拋出，求：拋出后2s內(nèi)重力內(nèi)重力對物體做的功是多少？這對物體做的功是多少？這2s內(nèi)重力對物體做功內(nèi)重力對物體做功的平均功率是多少？的平均功率是多少？2s末重力對物體做功的瞬末重力對物體做功的瞬時功率是多少？時功率是多少？(g取取10m/s2) 如圖所示，兩個完全相同的小球

11、如圖所示，兩個完全相同的小球A、B，在同一，在同一高度處以相同大小的初速度高度處以相同大小的初速度v0分別水平拋出和豎分別水平拋出和豎直向上拋出，下列說法正確的是（直向上拋出，下列說法正確的是（ ） A兩小球落地時的速度相同兩小球落地時的速度相同 B兩小球落地時，重力的瞬兩小球落地時，重力的瞬 時功率相同時功率相同 C從開始運動至落地，重力從開始運動至落地，重力 對兩小球做功相同對兩小球做功相同 D從開始運動至落地，重力從開始運動至落地，重力 對兩小球做功的平均功率相同對兩小球做功的平均功率相同v0v0BA 如圖所示，兩個完全相同的小球如圖所示，兩個完全相同的小球A、B，在同一，在同一高度處以

12、相同大小的初速度高度處以相同大小的初速度v0分別水平拋出和豎分別水平拋出和豎直向上拋出，下列說法正確的是（直向上拋出，下列說法正確的是（ ） A兩小球落地時的速度相同兩小球落地時的速度相同 B兩小球落地時，重力的瞬兩小球落地時，重力的瞬 時功率相同時功率相同 C從開始運動至落地，重力從開始運動至落地，重力 對兩小球做功相同對兩小球做功相同 D從開始運動至落地，重力從開始運動至落地，重力 對兩小球做功的平均功率相同對兩小球做功的平均功率相同v0v0BA三、機車起動問題三、機車起動問題 例例3. 汽車在平直的汽車在平直的公路上由靜止啟動，開公路上由靜止啟動，開始做直線運動，題中兩始做直線運動，題中

13、兩圖分別表示汽車運動的圖分別表示汽車運動的速度、功率和時間的關(guān)系。設(shè)汽車在運動過程中阻力速度、功率和時間的關(guān)系。設(shè)汽車在運動過程中阻力不變，在不變，在16s末汽車的速度恰好達(dá)到最大。末汽車的速度恰好達(dá)到最大。(1)定性描述汽車的運動狀態(tài)；定性描述汽車的運動狀態(tài)；(2)求汽車受到的阻力和最大牽引力；求汽車受到的阻力和最大牽引力；(3)求汽車的質(zhì)量；求汽車的質(zhì)量；(4)求汽車從靜止到開始做勻速運動的總位移。求汽車從靜止到開始做勻速運動的總位移。解析：解析：(1)由速度圖象可看出，汽車開始時做初速由速度圖象可看出，汽車開始時做初速度為度為0的勻加速直線運動，的勻加速直線運動，6s末再做加速度減小的變

14、加末再做加速度減小的變加速運動，速運動，16s末后做勻速運動。末后做勻速運動。四、用動能定理解題四、用動能定理解題(1)利用動能定理巧解機車脫鉤問題利用動能定理巧解機車脫鉤問題 例例4.總質(zhì)量為總質(zhì)量為M的列車，沿水平直的列車，沿水平直線軌道勻速前進，線軌道勻速前進，其末節(jié)車廂質(zhì)量為其末節(jié)車廂質(zhì)量為m，中途脫鉤，司，中途脫鉤，司機發(fā)覺時，機車已機發(fā)覺時，機車已行駛行駛L的距離，于是立即關(guān)閉油門，除去牽引力，的距離，于是立即關(guān)閉油門，除去牽引力，如圖所示。設(shè)運動的阻力與重量成正比，機車的如圖所示。設(shè)運動的阻力與重量成正比，機車的牽引力是恒定的。當(dāng)列車的兩部分都停止時，它牽引力是恒定的。當(dāng)列車的兩

15、部分都停止時，它們的距離是多少？們的距離是多少？ (2)利用動能定理解答變力做功問題利用動能定理解答變力做功問題 例例5.一輛車通過一根跨過定滑輪的繩一輛車通過一根跨過定滑輪的繩PQ提升井中質(zhì)提升井中質(zhì)量為量為m的物體，如圖所示。繩的的物體，如圖所示。繩的P端拴在車后的掛鉤端拴在車后的掛鉤上，上，Q端拴在物體上。設(shè)繩的總長不變，繩的質(zhì)量、定端拴在物體上。設(shè)繩的總長不變，繩的質(zhì)量、定滑輪的質(zhì)量和尺寸、滑輪上的摩擦都忽略不計。開始滑輪的質(zhì)量和尺寸、滑輪上的摩擦都忽略不計。開始時，車在時，車在A點，左右兩側(cè)繩都已繃緊并且是豎直的，左點，左右兩側(cè)繩都已繃緊并且是豎直的，左側(cè)繩長為側(cè)繩長為H。提升時，車

16、加速向左運動，沿水平方向從。提升時，車加速向左運動，沿水平方向從A經(jīng)過經(jīng)過B駛向駛向C。設(shè)。設(shè)A到到B的距離也為的距離也為H，車過，車過B點時的速點時的速度為度為vB。求在車。求在車由由A移到移到B的過程的過程中，繩中，繩Q端的拉端的拉力對物體做的功。力對物體做的功。考點限時訓(xùn)練考點限時訓(xùn)練 1如圖所示，在加速運動的車廂中，一人如圖所示，在加速運動的車廂中，一人用力向前推車廂，人相對車廂未移動，則用力向前推車廂，人相對車廂未移動，則( ) A人對車不做功人對車不做功 B人對車做負(fù)功人對車做負(fù)功 C推力對車做負(fù)功推力對車做負(fù)功 D車對人做負(fù)功車對人做負(fù)功考點限時訓(xùn)練考點限時訓(xùn)練 1如圖所示，在加

17、速運動的車廂中，一人如圖所示，在加速運動的車廂中，一人用力向前推車廂，人相對車廂未移動，則用力向前推車廂，人相對車廂未移動，則( ) A人對車不做功人對車不做功 B人對車做負(fù)功人對車做負(fù)功 C推力對車做負(fù)功推力對車做負(fù)功 D車對人做負(fù)功車對人做負(fù)功 2如圖所示，在傾角如圖所示，在傾角為為30的斜面上，一條輕繩的斜面上，一條輕繩的一端固定在斜面上，繩子的一端固定在斜面上，繩子跨過連在滑塊上的定滑輪，跨過連在滑塊上的定滑輪，繩子另一端受到一個方向總繩子另一端受到一個方向總是豎直向上，大小恒為是豎直向上，大小恒為F=100N的拉力，使物塊的拉力，使物塊沿斜面向上滑行沿斜面向上滑行1 m(滑輪右邊的繩

18、子始終與斜滑輪右邊的繩子始終與斜面平行面平行)的過程中，拉力的過程中，拉力F做的功是做的功是( )A. 100 J B. 150 JC. 200 J D. 條件不足，無法確定條件不足，無法確定 2如圖所示，在傾角如圖所示，在傾角為為30的斜面上，一條輕繩的斜面上，一條輕繩的一端固定在斜面上，繩子的一端固定在斜面上，繩子跨過連在滑塊上的定滑輪，跨過連在滑塊上的定滑輪，繩子另一端受到一個方向總繩子另一端受到一個方向總是豎直向上，大小恒為是豎直向上，大小恒為F=100N的拉力，使物塊的拉力，使物塊沿斜面向上滑行沿斜面向上滑行1 m(滑輪右邊的繩子始終與斜滑輪右邊的繩子始終與斜面平行面平行)的過程中，

19、拉力的過程中，拉力F做的功是做的功是( )A. 100 J B. 150 JC. 200 J D. 條件不足，無法確定條件不足，無法確定 3如圖所示，重球如圖所示，重球m用一條不可用一條不可伸長的輕質(zhì)細(xì)線拴住后懸于伸長的輕質(zhì)細(xì)線拴住后懸于O點重球點重球置于一個斜面不光滑的斜劈置于一個斜面不光滑的斜劈M上用水上用水平力平力F向左推動斜劈向左推動斜劈M在光滑水平桌面在光滑水平桌面上由位置上由位置a向位置向位置b移動的過程中，正確的說法是移動的過程中，正確的說法是( ) Am與與M之間的摩擦力對之間的摩擦力對m做正功做正功 BM與與m之間的摩擦力對之間的摩擦力對m做負(fù)功做負(fù)功 CM、m相互作用的彈力

20、對相互作用的彈力對m所做的功與對所做的功與對M做做的功絕對值相等的功絕對值相等 DM、m相互作用的彈力對相互作用的彈力對m所做的功與對所做的功與對M做做的功絕對值不等的功絕對值不等 3如圖所示，重球如圖所示，重球m用一條不可用一條不可伸長的輕質(zhì)細(xì)線拴住后懸于伸長的輕質(zhì)細(xì)線拴住后懸于O點重球點重球置于一個斜面不光滑的斜劈置于一個斜面不光滑的斜劈M上用水上用水平力平力F向左推動斜劈向左推動斜劈M在光滑水平桌面在光滑水平桌面上由位置上由位置a向位置向位置b移動的過程中，正確的說法是移動的過程中，正確的說法是( ) Am與與M之間的摩擦力對之間的摩擦力對m做正功做正功 BM與與m之間的摩擦力對之間的摩

21、擦力對m做負(fù)功做負(fù)功 CM、m相互作用的彈力對相互作用的彈力對m所做的功與對所做的功與對M做做的功絕對值相等的功絕對值相等 DM、m相互作用的彈力對相互作用的彈力對m所做的功與對所做的功與對M做做的功絕對值不等的功絕對值不等 4圖為測定運動員體能的裝置，圖為測定運動員體能的裝置，輕繩拴在腰間沿水平線跨過定滑輪輕繩拴在腰間沿水平線跨過定滑輪(不不計滑輪的質(zhì)量與摩擦計滑輪的質(zhì)量與摩擦)，下懸重為，下懸重為G的的物體。設(shè)人的重心相對地面不動，人物體。設(shè)人的重心相對地面不動，人用力向后蹬傳送帶，使水平傳送帶以速率用力向后蹬傳送帶，使水平傳送帶以速率v逆時針轉(zhuǎn)動。逆時針轉(zhuǎn)動。則則( ) A人對重物做功，

22、功率為人對重物做功，功率為Gv B人對傳送帶的摩擦力大小等于人對傳送帶的摩擦力大小等于G，方向水平向左，方向水平向左 C在時間在時間t內(nèi)人對傳送帶做功消耗的能量為內(nèi)人對傳送帶做功消耗的能量為Gvt D若增大傳送帶的速度，人對傳送帶做功的功率若增大傳送帶的速度，人對傳送帶做功的功率不變不變 4圖為測定運動員體能的裝置，圖為測定運動員體能的裝置，輕繩拴在腰間沿水平線跨過定滑輪輕繩拴在腰間沿水平線跨過定滑輪(不不計滑輪的質(zhì)量與摩擦計滑輪的質(zhì)量與摩擦)，下懸重為，下懸重為G的的物體。設(shè)人的重心相對地面不動，人物體。設(shè)人的重心相對地面不動，人用力向后蹬傳送帶，使水平傳送帶以速率用力向后蹬傳送帶，使水平傳

23、送帶以速率v逆時針轉(zhuǎn)動。逆時針轉(zhuǎn)動。則則( ) A人對重物做功，功率為人對重物做功，功率為Gv B人對傳送帶的摩擦力大小等于人對傳送帶的摩擦力大小等于G，方向水平向左，方向水平向左 C在時間在時間t內(nèi)人對傳送帶做功消耗的能量為內(nèi)人對傳送帶做功消耗的能量為Gvt D若增大傳送帶的速度，人對傳送帶做功的功率若增大傳送帶的速度，人對傳送帶做功的功率不變不變 5如圖所示，一木塊靜止放在如圖所示，一木塊靜止放在光滑水平面上，一顆子彈沿水平方向光滑水平面上，一顆子彈沿水平方向射入木塊，若子彈進入木塊的深度為射入木塊，若子彈進入木塊的深度為s1，與此同時木塊沿水平面移動了，與此同時木塊沿水平面移動了s2，設(shè)

24、子彈在木塊中受到的阻力大小不變，設(shè)子彈在木塊中受到的阻力大小不變，則在子彈進入木塊的過程中則在子彈進入木塊的過程中( ) A子彈損失的動能與木塊獲得的動能之比為子彈損失的動能與木塊獲得的動能之比為(s1s2) s2 B子彈損失的動能與系統(tǒng)獲得的內(nèi)能之比為子彈損失的動能與系統(tǒng)獲得的內(nèi)能之比為(s1s2) s1 C木塊獲得的動能與系統(tǒng)獲得的內(nèi)能之比為木塊獲得的動能與系統(tǒng)獲得的內(nèi)能之比為s2 s1 D木塊獲得的動能與系統(tǒng)獲得的內(nèi)能之比為木塊獲得的動能與系統(tǒng)獲得的內(nèi)能之比為s1 s2 5如圖所示，一木塊靜止放在如圖所示，一木塊靜止放在光滑水平面上，一顆子彈沿水平方向光滑水平面上，一顆子彈沿水平方向射入

25、木塊，若子彈進入木塊的深度為射入木塊，若子彈進入木塊的深度為s1，與此同時木塊沿水平面移動了，與此同時木塊沿水平面移動了s2，設(shè)子彈在木塊中受到的阻力大小不變，設(shè)子彈在木塊中受到的阻力大小不變，則在子彈進入木塊的過程中則在子彈進入木塊的過程中( ) A子彈損失的動能與木塊獲得的動能之比為子彈損失的動能與木塊獲得的動能之比為(s1s2) s2 B子彈損失的動能與系統(tǒng)獲得的內(nèi)能之比為子彈損失的動能與系統(tǒng)獲得的內(nèi)能之比為(s1s2) s1 C木塊獲得的動能與系統(tǒng)獲得的內(nèi)能之比為木塊獲得的動能與系統(tǒng)獲得的內(nèi)能之比為s2 s1 D木塊獲得的動能與系統(tǒng)獲得的內(nèi)能之比為木塊獲得的動能與系統(tǒng)獲得的內(nèi)能之比為s

26、1 s2 6以初速度以初速度v0豎直向上拋出一質(zhì)量為豎直向上拋出一質(zhì)量為m的小物體的小物體假定物塊所受的空氣阻力假定物塊所受的空氣阻力f大小不變已知重力加速度大小不變已知重力加速度為為g，則物體上升的最大高度和返回到原拋出點的速率，則物體上升的最大高度和返回到原拋出點的速率分別為分別為( ) 6以初速度以初速度v0豎直向上拋出一質(zhì)量為豎直向上拋出一質(zhì)量為m的小物體的小物體假定物塊所受的空氣阻力假定物塊所受的空氣阻力f大小不變已知重力加速度大小不變已知重力加速度為為g，則物體上升的最大高度和返回到原拋出點的速率，則物體上升的最大高度和返回到原拋出點的速率分別為分別為( ) 7如圖所示為推行節(jié)水工

27、程的如圖所示為推行節(jié)水工程的轉(zhuǎn)動噴水轉(zhuǎn)動噴水“龍頭龍頭”，“龍頭龍頭”距地面距地面高為高為h，其噴灌半徑可達(dá)，其噴灌半徑可達(dá)10h，每分鐘，每分鐘噴出水的質(zhì)量為噴出水的質(zhì)量為m，所用的水從地下，所用的水從地下H深的井里抽取，設(shè)水以相同的速率深的井里抽取，設(shè)水以相同的速率噴出，水泵的效率為噴出，水泵的效率為，不計空氣阻力則，不計空氣阻力則( ) 7如圖所示為推行節(jié)水工程的如圖所示為推行節(jié)水工程的轉(zhuǎn)動噴水轉(zhuǎn)動噴水“龍頭龍頭”，“龍頭龍頭”距地面距地面高為高為h，其噴灌半徑可達(dá)，其噴灌半徑可達(dá)10h，每分鐘，每分鐘噴出水的質(zhì)量為噴出水的質(zhì)量為m，所用的水從地下，所用的水從地下H深的井里抽取，設(shè)水以相同的速率深的井里抽