第三章-動(dòng)能的變化與機(jī)械功課件(滬科版必修2)

第3章階段復(fù)習(xí)課一、功的進(jìn)一步理解及求法1.功的正負(fù)的判斷方法(1)利用公式W=Fscosα計(jì)算確定，此法常用于恒力做功情況。(2)利用力F與運(yùn)動(dòng)速度v的方向夾角α來(lái)判斷：0≤α<90°時(shí)力F做正功；α=90°時(shí)力F不做功；90°<α≤180°時(shí)力F做負(fù)功。(3)利用功能關(guān)系來(lái)判斷，利用重力做的功與重力勢(shì)能變化，彈力做的功與彈性勢(shì)能變化、合力做的功與動(dòng)能變化，除重力以外的其他力做的功與機(jī)械能變化等關(guān)系，根據(jù)能量的變化來(lái)確定功的正負(fù)。2.功的正負(fù)的理解(1)功為標(biāo)量，其正負(fù)不表示方向。(2)某個(gè)力做正功，表明這個(gè)力為動(dòng)力，力做負(fù)功表示此力為阻力。3.功的求法(1)利用定義式來(lái)求。若恒力做功，可用定義式W=Fscosα求恒力做的功，其中F、s為力的大小和位移的大小。α為力F與位移s方向上的夾角，且0≤α≤180°。(2)利用功率求功：若某力做功或發(fā)動(dòng)機(jī)的功率P一定，則在時(shí)間t內(nèi)做的功可用W=Pt來(lái)求。(3)利用功能關(guān)系來(lái)求。常見的功能關(guān)系為重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系，彈力做功與彈性勢(shì)能變化的關(guān)系，合力做的功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系，除重力和系統(tǒng)內(nèi)彈力外其他力做的功與機(jī)械能的關(guān)系。根據(jù)以上功能關(guān)系，若能求出某種能量的變化，就可以求出相應(yīng)功的數(shù)值?！镜淅?】(2012·宜春高一檢測(cè))如圖，傳送帶以速率為v=2m/s勻速運(yùn)行，AB部分水平,BC部分與水平面之間的夾角為30°，AB間與BC間的距離都是12m，工件與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為現(xiàn)將質(zhì)量為5kg的工件輕輕放在傳送帶的A端，假設(shè)工件始終沒有離開傳送帶，求：(1)工件從A到B的過程中，傳送帶對(duì)工件做的功和工件對(duì)傳送帶做的功各是多少。(2)工件從B到C的過程中，傳送帶對(duì)工件做的功和工件對(duì)傳送帶做的功各是多少?！疽?guī)范解答】(1)工件的加速位移為因此，工件從A到B的過程先加速后勻速，加速位移在工件相對(duì)傳送帶滑動(dòng)過程中，傳送帶位移為傳送帶對(duì)工件做功W1=f·s1=μmgs1=10J工件對(duì)傳送帶做功W2=-f·s2=-20J(2)工件從B到C一直加速a=gsinθ-μgcosθ=2.5m/s2從B到C所用的時(shí)間為t，根據(jù)公式代入數(shù)值得，t′=2.4s傳送帶的位移s3=v·t′=4.8m傳送帶對(duì)工件做功W3=-μmgcosθ·L=-150J工件對(duì)傳送帶做功W4=μmgcosθ·s3=60J答案:(1)10J-20J(2)-150J60J【變式訓(xùn)練】(2012·漳州高一檢測(cè))如圖所示，一小孩和一大人都以水平的力勻速推動(dòng)相同的木箱在相同的路面走同樣的位移(推箱的速度大小如圖中所示)，比較此過程中兩人分別對(duì)木箱做功的多少()A.大人做的功多B.小孩做的功多C.大人和小孩做的功一樣多D.條件不足，無(wú)法判斷【解析】選C。比較做功的多少必須確定力的大小以及在力的方向上發(fā)生的位移的大小。根據(jù)題意不難得到：相同的木箱在相同的路面上勻速滑動(dòng)時(shí)，人對(duì)木箱的作用力與地面對(duì)木箱的摩擦力是一對(duì)平衡力，由于摩擦力相同，因此兩人的推力相同。又因木箱發(fā)生的位移相同，根據(jù)功的定義式得，大人與小孩對(duì)木箱做的功一樣多，選項(xiàng)C正確，其他選項(xiàng)均錯(cuò)。二、對(duì)功率的理解及應(yīng)用1.P=,此式求出的是t時(shí)間內(nèi)的平均功率,當(dāng)然若功率一直不變,亦為瞬時(shí)功率，當(dāng)時(shí)間t極短時(shí)，求出的功率也是瞬時(shí)功率。2.P=Fvcosα,即功率等于力F、運(yùn)動(dòng)的速度v以及力和速度的夾角α的余弦的乘積。當(dāng)α=0時(shí),公式簡(jiǎn)化為P=Fv。3.機(jī)車以恒定功率啟動(dòng)或以恒定加速度啟動(dòng)(1)P=Fv指的是牽引力的瞬時(shí)功率。(2)依據(jù)P=Fv及a=討論各相關(guān)量的變化,三個(gè)最終狀態(tài)量的特點(diǎn):P=Pm,a=0(F=f),v=vm?！镜淅?】(2012·秦皇島高一檢測(cè))表中列出了某種型號(hào)轎車的部分?jǐn)?shù)據(jù)，試根據(jù)表中數(shù)據(jù)回答下列問題：(1)如圖所示為轎車中用于改變車速的排擋。手推變速桿到達(dá)不同擋位，可獲得不同的運(yùn)行速度，從1～5逐擋增大速度，R是倒車擋。試問轎車要以最大動(dòng)力上坡，變速桿應(yīng)推至哪一擋？并說明理由。(2)該車以額定功率和最高速度運(yùn)行時(shí)，轎車的牽引力為多大？(3)如果把0～108km/h的加速過程看做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則此過程中汽車的加速度為多大？【規(guī)范解答】(1)轎車要以最大動(dòng)力上坡，變速桿應(yīng)推至1擋，由P=Fv可知，當(dāng)P一定時(shí)，要想獲得較大的牽引力，就需要減小速度。(2)v1=252km/h=70m/sP額=140kW=1.40×105W由P額=F1v1得代入數(shù)據(jù)計(jì)算可得F1=2000N(3)v2=108km/h=30m/s由代入數(shù)據(jù)計(jì)算可得a=1.5m/s2答案:(1)見規(guī)范解答(2)2000N(3)1.5m/s2【變式訓(xùn)練】(2012·石家莊高一檢測(cè))裝有裝飾材料的木箱A質(zhì)量為50kg，放在水平地面上，要將它運(yùn)送到90m遠(yuǎn)處的施工現(xiàn)場(chǎng)。如果用450N的水平恒力作用6s使A從靜止開始運(yùn)動(dòng)直至到達(dá)施工現(xiàn)場(chǎng)。求：(1)6s內(nèi)，水平恒力所做的功。(2)木箱與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)。(3)若用大小為450N，方向與水平方向夾角為37°(sin37°=0.6，cos37°=0.8)斜向上的拉力拉木箱A從靜止開始運(yùn)動(dòng)，使木箱A剛好能夠到達(dá)90m遠(yuǎn)處的施工現(xiàn)場(chǎng)，拉力的最大瞬時(shí)功率是多少？(運(yùn)動(dòng)過程中動(dòng)摩擦因數(shù)處處相同，取g=10m/s2，結(jié)果保留2位有效數(shù)字)【解析】(1)由W=Fs得W=450N×90m=40500J(2)由s=得a=5m/s2又F-μmg=ma,解得μ=0.4(3)設(shè)力F作用時(shí)加速度為a1,撤去外力后加速度為a2，則有Fcos37°-μ(mg-Fsin37°)=ma1μmg=ma2,a1=5.4m/s2，a2=4m/s2又解得v=20m/s則有P=Fvcos37°=450×20×cos37°W=7.2×103W答案:(1)40500J(2)0.4(3)7.2×103W三、動(dòng)能定理及應(yīng)用問題動(dòng)能定理的應(yīng)用具有廣泛性和普遍性。其應(yīng)用要點(diǎn)有：1.應(yīng)用范圍的廣泛性動(dòng)能定理既適用于恒力作用過程，也適用于變力作用過程；既適用于物體做直線運(yùn)動(dòng)的情況，也適用于物體做曲線運(yùn)動(dòng)的情況?？傊?，凡是宏觀機(jī)械運(yùn)動(dòng)中涉及到功與動(dòng)能關(guān)系的問題均適用。2.研究對(duì)象的單一性動(dòng)能定理的研究對(duì)象一般是可以視為質(zhì)點(diǎn)的單個(gè)物體。3.動(dòng)能定理的研究過程既可以是針對(duì)運(yùn)動(dòng)過程中的某個(gè)具體過程,也可以是針對(duì)運(yùn)動(dòng)的全過程。4.動(dòng)能定理的計(jì)算式為代數(shù)式，v為相對(duì)于同一參考系的速度。【典例3】(2012·唐山高一檢測(cè))物體在合外力作用下做直線運(yùn)動(dòng)的v-t圖像如圖所示。下列表述正確的是()A.在0～1s內(nèi)，合外力做正功B.在0～2s內(nèi)，合外力總是做負(fù)功C.在1s～2s內(nèi)，合外力不做功D.在0～3s內(nèi)，合外力總是做正功【規(guī)范解答】0～1s內(nèi)物體的速度增加，物體的動(dòng)能也一直增加，該過程合力一直做正功，A對(duì)。同理，0～2s內(nèi)合力先做正功，后做負(fù)功，總功為正，B錯(cuò)。1s～2s內(nèi)合力做負(fù)功，C錯(cuò)。0～3s內(nèi)物體的速度先增大后減小，動(dòng)能先增后減，合力先做正功，后做負(fù)功，全過程不做功，D錯(cuò)。答案:A【變式訓(xùn)練】一