【優(yōu)化方案】高考物理總復(fù)習(xí) 第5章第一節(jié) 功和功率課件 大綱

第一節(jié)功和功率第一節(jié)功和功率基礎(chǔ)知識(shí)梳理課堂互動(dòng)講練經(jīng)典題型探究知能優(yōu)化演練基礎(chǔ)知識(shí)梳理一、功1．做功的兩個(gè)必要條件：__和物體在力的方向上發(fā)生的____.2．公式：W＝______.適用于_____做功．其中α為F、s方向間夾角，s為物體對(duì)地的位移．位移Fscosα力恒力思考感悟一個(gè)力對(duì)物體做正功，另一個(gè)力做負(fù)功，這兩個(gè)力的方向一定相反嗎？提示：不一定，這兩個(gè)力與v的夾角一個(gè)大于90°，一個(gè)小于90°，但這兩個(gè)力的夾角不一定是180°.

3．功的正負(fù)判斷夾角功的正負(fù)0°≤α<90°力對(duì)物體做____90°<α≤180°力對(duì)物體做____，或者說(shuō)物體____這個(gè)力做了功α＝90°力對(duì)物體______正功負(fù)功克服不做功名師點(diǎn)撥：功是標(biāo)量，正功表示對(duì)物體做功的力為動(dòng)力，負(fù)功表示對(duì)物體做功的力為阻力，功的正負(fù)不表示功的大?。⒐β?．定義：功與完成這些功所用時(shí)間的____.2．物理意義：描述力對(duì)物體做功的____.3．公式(1)P＝，P為時(shí)間t內(nèi)的____功率．(2)P＝Fvcosα(α為F與v的夾角)①v為平均速度，則P為_(kāi)___功率；②v為瞬時(shí)速度，則P為_(kāi)___功率．4．額定功率：機(jī)械________時(shí)輸出的最大功率．5．實(shí)際功率：機(jī)械________時(shí)輸出的功率，要求__________額定功率．比值快慢平均平均瞬時(shí)正常工作實(shí)際工作小于或等于課堂互動(dòng)講練一、判斷功正、負(fù)的方法1．若物體做直線運(yùn)動(dòng)，依據(jù)力與位移的夾角來(lái)判斷．此法常用于恒力做功的判斷．2．若物體做曲線運(yùn)動(dòng)，依據(jù)F與v的方向夾角來(lái)判斷．當(dāng)0°≤α<90°，力對(duì)物體做正功；90°<α≤180°，力對(duì)物體做負(fù)功；α＝90°，力對(duì)物體不做功．3．從能量的轉(zhuǎn)化角度來(lái)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．圖5－1－1舉例：如圖5－1－1所示，弧面體a放在光滑水平面上，弧面光滑，使物體b自弧面的頂端自由下滑，試判定a、b間彈力做功的情況．從能量轉(zhuǎn)化的角度看，當(dāng)b沿弧面由靜止下滑時(shí)，a就由靜止開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng)，即a的動(dòng)能增大了，因此b對(duì)a的彈力做了正功．由于a和b組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，a的機(jī)械能增加，b的機(jī)械能一定減少，因此a對(duì)b的支持力對(duì)b一定做了負(fù)功．特別提醒：判斷力做功的正負(fù)問(wèn)題，關(guān)鍵要明確哪個(gè)力做的功，應(yīng)根據(jù)具體問(wèn)題選擇合適的方法．即時(shí)應(yīng)用1.(2011年廣州州測(cè)試試)如圖5－1－2所示，，質(zhì)量量為m的木塊塊放在在傾角角為α的斜面面上與與斜面面一起起水平平向左左勻速速運(yùn)動(dòng)動(dòng)，木木塊()圖5－1－2A．對(duì)斜斜面的的壓力力大小小為mgcosαB．所受受的支支持力力對(duì)木木塊不不做功功C．所受受的摩摩擦力力對(duì)木木塊做做負(fù)功功D．所受受的摩摩擦力力方向向可能能沿斜斜面向向下解析：選AC.木塊受力力平衡，，受力情情況如圖圖所示．．木塊水水平向左左運(yùn)動(dòng)，，則支持持力FN對(duì)木塊做做正功，，摩擦力力Ff對(duì)木塊做做負(fù)功，，重力mg不做功，，木塊對(duì)對(duì)斜面的的壓力F′N(xiāo)＝FN＝mgcosα，綜上所所述，可可知選項(xiàng)項(xiàng)A、C對(duì)，B、D錯(cuò)．二、求功功的幾種種方法1．恒力及及合力做做功的計(jì)計(jì)算(1)恒力的功功：直接接用W＝Fscosα計(jì)算．(2)合外力的的功①先求合合外力F合，再應(yīng)用用公式W合＝F合scosα求功，其其中α為合力F合與位移的的夾角．．一般適適用于整整個(gè)過(guò)程程中合力力恒定不不變的情情況．②分別求求出每個(gè)個(gè)力的功功W1、W2、W3…，再應(yīng)用用W合＝W1＋W2＋W3＋…求合外力力的功．．這種方方法一般般適用于于在整個(gè)個(gè)過(guò)程中中，某些些力分階階段作用用的情況況．③利用動(dòng)動(dòng)能定理理或功能能關(guān)系求求解．2．變力做做功的計(jì)計(jì)算(1)用動(dòng)能定定理W＝ΔEk或功能關(guān)關(guān)系W＝ΔE，即用能能量的增增量等效效代換變變力所做做的功．．(也可計(jì)算算恒力功功)(2)當(dāng)變力的的功率P一定時(shí)，，可用W＝Pt求功，如如機(jī)車(chē)恒恒功率啟啟動(dòng)時(shí)．．(3)將變力做做功轉(zhuǎn)化化為恒力力做功①當(dāng)力的的大小不不變，而而方向始始終與運(yùn)運(yùn)動(dòng)方向向相同或或相反時(shí)時(shí)，這類類力的功功等于力力和路程程(不是位移移)的乘積．．如滑動(dòng)動(dòng)摩擦力力做功、、空氣阻阻力做功功等．(4)作出變力力F隨位移s變化的圖圖象，圖圖象與位位移軸所所圍的““面積””即為變變力做的的功．圖圖5－1－3中甲圖表表示恒力力F做的功W，乙圖表表示變力力F做的功W，丙圖中中橫軸上上方的面面積表示示正功，，橫軸下下方的面面積表示示負(fù)功，，其總功功等于正正、負(fù)功功的代數(shù)數(shù)和．即時(shí)應(yīng)用2．如圖5－1－4所示，用用恒力F通過(guò)光滑滑的定滑滑輪把靜靜止在水水平面上上的物體體(大小可忽忽略)從位置A拉到位置置B，物體的的質(zhì)量為為m，定滑輪輪離水平平地面的的高度為為h，物體在在位置A、B時(shí)細(xì)繩與與水平方方向的夾夾角分別別為θ1和θ2，求繩的的拉力對(duì)對(duì)物體做做的功．．圖5－1－4三、機(jī)車(chē)車(chē)兩種啟啟動(dòng)方式式的比較較對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)車(chē)等交通通工具，，在啟動(dòng)動(dòng)的時(shí)候候，通常常有兩種種啟動(dòng)方方式，即即以恒定定功率啟啟動(dòng)和以以恒定加加速度啟啟動(dòng)．現(xiàn)現(xiàn)比較如如下：兩種方式以恒定功率啟動(dòng)以恒定加速度啟動(dòng)P－t圖和v－t圖兩種方式以恒定功率啟動(dòng)以恒定加速度啟動(dòng)OA段過(guò)程分析運(yùn)動(dòng)性質(zhì)加速度減小的加速直線運(yùn)動(dòng)勻加速直線運(yùn)動(dòng)，維持時(shí)間t0＝兩種方式以恒定功率啟動(dòng)以恒定加速度啟動(dòng)AB段過(guò)程分析運(yùn)動(dòng)性質(zhì)以vm勻速直線運(yùn)動(dòng)加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)BC段無(wú)3.一汽車(chē)額額定功率率為100kW，質(zhì)量為為1.0××104kg，設(shè)阻力力恒為車(chē)車(chē)重的0.1倍，g取10m/s2.(1)若汽車(chē)保保持恒定定功率運(yùn)運(yùn)動(dòng)，求求運(yùn)動(dòng)的的最大速速度；(2)若汽車(chē)以以0.5m/s2的加速度度勻加速速運(yùn)動(dòng)，，求其勻勻加速運(yùn)運(yùn)動(dòng)的最最長(zhǎng)時(shí)間間．即時(shí)應(yīng)用答案：(1)10m/s(2)13.4s經(jīng)典題型探究如圖5－1－5所示，一質(zhì)量為m＝2.0kg的物體從半徑為R＝5.0m的圓弧的A端，在拉力作用下沿圓弧緩慢運(yùn)動(dòng)到B端(圓弧AB在豎直平面內(nèi))．拉力F大小不變始終為15N，方向始終與物體在該點(diǎn)的切線成37°角．圓弧所對(duì)應(yīng)的圓心角為60°，BO邊為豎直方向．(g取10m/s2)求這一過(guò)程中：例1圖5－1－5做功的分析與計(jì)算題型一(1)拉力F做的功．．(2)重力G做的功．．(3)圓弧面對(duì)對(duì)物體的的支持力力FN做的功．．(4)圓弧面對(duì)對(duì)物體的的摩擦力力Ff做的功．．【思路點(diǎn)撥撥】根據(jù)各個(gè)個(gè)力的特特點(diǎn)(是恒力還還是變力力)，選擇相相應(yīng)的計(jì)計(jì)算功的的方法，，如功的的定義式式W＝Fscosα或動(dòng)能定定理．(2)重力G做的功WG＝－mgR(1－cos60°)＝－50J.(3)物體受的的支持力力FN始終與物體的的運(yùn)動(dòng)方向垂垂直，所以WFN＝0.(4)因物體在拉力力F作用下緩慢移移動(dòng)，動(dòng)能不不變，由動(dòng)能能定理知：WF＋WG＋WFf＝0.所以WFf＝－WF－WG＝(－62.8＋50)J＝－12.8J.【答案】(1)62.8J(2)－50J(3)0(4)－12.8J【規(guī)律總結(jié)】在遇到求功的的問(wèn)題時(shí)，一一定要注意分分析是求恒力力做的功還是是變力做的功功，如果是求求變力做的功功，看能否轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為求恒力力做功的問(wèn)題題，不能轉(zhuǎn)化化的，還可以以借助動(dòng)能定定理或能量守守恒定律求解解．變式訓(xùn)練1用鐵錘把小鐵鐵釘釘入木板板，設(shè)木板對(duì)對(duì)釘子的阻力力與釘進(jìn)木板板的深度成正正比，已知鐵鐵錘第一次將將釘子釘進(jìn)d，如果鐵錘第第二次敲釘子子時(shí)對(duì)釘子做做的功與第一一次相同，那那么，第二次次釘子進(jìn)入木木板的深度是是()解析：選B.在將釘子釘入入木板的過(guò)程程中，隨著深深度的增加，，阻力成正比比地增加，這這屬于變力做做功問(wèn)題，由由于力與深度度位移成正比比，可求出力力對(duì)位移的平平均值，將變變力轉(zhuǎn)化為恒恒力來(lái)處理．．根據(jù)題意可得得(2009年高考遼寧、、寧夏卷)質(zhì)量為m的物體靜止在在光滑水平面面上，從t＝0時(shí)刻開(kāi)始受到到水平力的作作用．力的大大小F與時(shí)間t的關(guān)系如圖5－1－6所示，力的方方向保持不變變，則()例2功率的分析和計(jì)算題型二圖5－1－6【思路點(diǎn)撥】(1)平均功率的計(jì)計(jì)算方法．(2)瞬時(shí)功率的計(jì)計(jì)算方法．P＝Fvcosθ，v是t時(shí)刻的瞬時(shí)速速度．【答案】BD【規(guī)律總結(jié)】對(duì)于功率問(wèn)題題，首先要弄弄清楚是平均均功率還是瞬瞬時(shí)功率．在在利用P＝Fvcosα求解時(shí)可以變變化為P＝Fv分＝F分v，即力乘以沿沿力方向的分分速度，或沿沿速度方向的的分力乘以速速度．變式訓(xùn)練2一根質(zhì)量為M的直木棒，懸懸掛在O點(diǎn)，有一只質(zhì)質(zhì)量為m的猴子抓著木木棒，如圖5－1－7所示．剪斷懸懸掛木棒的細(xì)細(xì)繩，木棒開(kāi)開(kāi)始下落，同同時(shí)猴子開(kāi)始始沿木棒向上上爬．設(shè)在一一段時(shí)間內(nèi)木木棒沿豎直方方向下落，猴猴子對(duì)地的高高度保持不變變，忽略空氣氣阻力，則圖圖5－1－8所示的四個(gè)圖圖象中能正確確反映在這段段時(shí)間內(nèi)猴子子做功的功率率隨時(shí)間變化化的關(guān)系是()圖5－1－7圖5－1－8解析：選B.猴子對(duì)地的的高度不變變，所以猴猴子受力平平衡．設(shè)猴猴子的質(zhì)量量為m，木棒對(duì)猴猴子的作用用力為F，則有F＝mg；對(duì)木棒，，設(shè)木棒的的重力為Mg，則則木木棒棒所所受受合合力力為為F′＋Mg＝mg＋Mg，根根據(jù)據(jù)力力的的作作用用的的相相互互性性F＝F′，根根據(jù)據(jù)牛牛頓頓第第二二定定律律，，Mg＋mg＝Ma，可可見(jiàn)見(jiàn)a是恒恒量量，，t時(shí)刻刻木木棒棒速速度度vt＝at，猴猴子子做做功功的的功功率率P＝mgvt＝mgat，P與t為正正比比例例關(guān)關(guān)系系，，故故B正確確．．機(jī)車(chē)車(chē)啟啟動(dòng)動(dòng)問(wèn)問(wèn)題題的的計(jì)計(jì)算算例3(滿分分樣樣板板12分)汽車(chē)車(chē)發(fā)發(fā)動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)的的功功率率為為60kW，汽汽車(chē)車(chē)的的質(zhì)質(zhì)量量為為4t，當(dāng)當(dāng)它它行行駛駛在在坡坡度度為為0.02(sinα＝0.02)的長(zhǎng)長(zhǎng)直直公公路路上上時(shí)時(shí)，，如如圖圖5－1－9所示示，，所所受受摩摩擦擦阻阻力力為為車(chē)車(chē)重重的的0.1倍(g＝10m/s2)，求求：：題型型三三圖5－1－9(1)汽車(chē)車(chē)所所能能達(dá)達(dá)到到的的最最大大速速度度vm.(2)若汽汽車(chē)車(chē)從從靜靜止止開(kāi)開(kāi)始始以以0.6m/s2的加加速速度度做做勻勻加加速速直直線線運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)，，則則此此過(guò)過(guò)程程能能維維持持多多長(zhǎng)長(zhǎng)時(shí)時(shí)間間？？解題題樣樣板板(1)汽車(chē)車(chē)在在坡坡路路上上行行駛駛，，所所受受阻阻力力由由兩兩部部分分構(gòu)構(gòu)成成．．即Ff＝μmg＋mgsinα＝4000N＋800N＝4800N．(2分)又因因?yàn)闉镕＝Ff時(shí)，，P＝Ff·vm，所所以以(2分)(2)汽車(chē)車(chē)從從靜靜止止開(kāi)開(kāi)始始，，以以a＝0.6m/s2勻加加速速行行駛駛，，由F＝ma，有有F′－Ff＝ma.(2分)所以以F′＝ma＋Ff＝4××103×0.6N＋4800N＝7.2××103N．(1分)【答案案】(1)12.5m/s(2)13.9s【規(guī)律總總結(jié)】不管對(duì)對(duì)哪種種啟動(dòng)動(dòng)方式式，機(jī)機(jī)動(dòng)車(chē)車(chē)的功功率均均是指指牽引引力的的功率率，對(duì)對(duì)啟動(dòng)動(dòng)過(guò)程程的分分析也也都是是用分分段分分析法法，并并