高考物理第一輪復(fù)習(xí)第七章《功和功率》課件

第十七講功和功率2008.09.18例1質(zhì)量為m的物塊始終固定在傾角為θ的斜面上(如右圖所示),以下說法中正確的選項(xiàng)是()A.假設(shè)斜面向右勻速移動(dòng)距離s，斜面對(duì)物塊沒有做功B.假設(shè)斜面向上勻速移動(dòng)距離s,斜面對(duì)物塊做功mgsC.假設(shè)斜面向左以加速度a移動(dòng)距離s，斜面對(duì)物塊做功masD.假設(shè)斜面向下以加速度a移動(dòng)距離s，斜面對(duì)物塊做功m(g+a)s彈力,摩擦力重力做功大小2穩(wěn)固1.如圖示，板長為L，板的B端放有質(zhì)量為m的小物體，物體與板的動(dòng)摩擦因素為μ，開始時(shí)板水平，假設(shè)緩慢轉(zhuǎn)過一個(gè)小角度α的過程中，物體與板保持相對(duì)靜止，那么這個(gè)過程中〔〕A.摩擦力對(duì)P做功為μmgLcosα(1-cosα)B.摩擦力對(duì)P做功為mgLsinα(1-cosα)C.彈力對(duì)P做功為mgLcosαsinαD.板對(duì)P做功為mgLsinαPBAPLαDmgfN穩(wěn)固2、如下圖，在光滑水平面上放一木板，木板的左端放一物體，對(duì)物體施加一水平恒力F，將物體由靜止開始從木板右端拉出，如果第一次木板被固定在地面上，第二次木板未被固定，那么這兩種情況下〔〕(A)摩擦力大小相同(B)F做的功相同(C)摩擦產(chǎn)生熱相同(D)物體獲得的動(dòng)能相同AFBAFBf1f2f1f2ΔSS2S1AC穩(wěn)固3.如下圖,相同物體分別自斜面AC和BC頂端由靜止開始下滑,物體與兩斜面的動(dòng)摩擦因數(shù)相同,物體滑至斜面底部C點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能分別為EA和EB,下滑過程中克服摩擦力所做的功分別為WA和WB，那么()A.EA＞EB,WA=WBB.EA=EB,WA＞W(wǎng)BC.EA＞EB,WA＞W(wǎng)BD.EA＜EB,WA＞W(wǎng)BABC解：設(shè)底邊長為b，斜面傾角為α，克服摩擦力所做的功W=-μmgcosα×S=-μmgb∴WA=WB由動(dòng)能定理：W合=EK-0=mgh-μmgb∴EA＞EB

A﹚

ABF2F1鞏固4.如圖所示，物體受到二個(gè)水平恒力F1和F2相作用，F(xiàn)1和F2互垂直，物體沿光滑水平面從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過程中，位移為S，AB連線與F1間的夾角為

，則下面關(guān)于外力做的功的表達(dá)式一定正確的是：（）(A)(B)(F1+F2)S(C)F1Scos

+F2Ssin

(D)F1Ssin

+F2Scos

為合外力與位移的夾角注意：合外力是矢量，本題的合外力與位移的夾角

難以確定，并不等于（若vA=0時(shí)才等于）

用總功等于各力做功的代數(shù)和求之C例2如以下圖所示，定滑輪至滑塊的高度為h，細(xì)繩的拉力的大小恒為F，滑塊沿水平面由A點(diǎn)前進(jìn)s至B點(diǎn)，滑塊在初、末位置時(shí)細(xì)繩與水平方向夾角分別為α和β.求滑塊由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過程中，繩的拉力對(duì)滑塊所做的功.7穩(wěn)固1、質(zhì)量為m的物塊放在光滑的水平面上,繩的一端固定，在繩的另一端經(jīng)動(dòng)滑輪用與水平方向成α角、大小為F的力拉物塊，如圖示，將物塊由A點(diǎn)拉至B點(diǎn)，前進(jìn)S，求外力對(duì)物體所做的總功有多大？FαABs解一：注意W=FScosα中的S應(yīng)是力的作用點(diǎn)的位移,當(dāng)物體向右移動(dòng)s時(shí)，力F的作用點(diǎn)既有水平位移S，又有沿繩向的位移S，合位移為S合，F(xiàn)αAssS合S合=2Scosα/2W=FS合cosα/2=FS(1+cosα)解二：外力對(duì)物體所做的總功等效于水平繩和斜繩上的兩個(gè)力做功的代數(shù)和FFα∴W=FS+FScosα=FS〔1+cosα)穩(wěn)固2、一輛馬車在力F=100N的作用下繞半徑為50m的圓形軌道做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)車運(yùn)動(dòng)一周回到原位置時(shí)，車子克服阻力所做的功為多少？解：阻力的方向時(shí)刻在變，是變力做功的問題，不能直接由功的公式計(jì)算。采用微元法解之，將圓分成很多很多小段，在這些小段中，力可以看作恒力，于是Wf=–fΔs1–fΔs2–fΔs3–fΔs4–fΔs5–

……=–fs=–Fs=–100×2πR=–3.14×104JW克=–Wf=3.14×104J練習(xí).掛在豎直墻上的畫長1.8m，畫面質(zhì)量為100g，下面畫軸質(zhì)量為200g，今將它沿墻緩慢卷起，需做

J的功.(g取10m/s2)解：W=mg×1/2×h+Mgh=0.9+3.6=4.5J4.5穩(wěn)固3一質(zhì)量為m的小球，用長為L的輕繩懸掛在O點(diǎn)，小球在水平拉力F的作用下，從平衡位置P點(diǎn)很緩慢地移動(dòng)到Q點(diǎn)，如圖示，那么力做的功為：(〕θPQOA.mgLcosθB.mgL(1-cosθ)C.FLsinθD.FLcosθ解：注意F是變力，F(xiàn)做的功不能用公式W=FScosα計(jì)算，只能用動(dòng)能定理計(jì)算。畫出小球的受力圖如圖示：FmgT由動(dòng)能定理WG+WF=0∴WF=-WG=mgL(1-cosθ)B穩(wěn)固4、如下圖，在高為h的光滑水平臺(tái)面上靜止放置一質(zhì)量為m的物體，地面上的人用跨過定滑輪的細(xì)繩拉物體。在人從平臺(tái)邊緣正下方處以速度v勻速向右行進(jìn)s距離的過程中，人對(duì)物體所做的功為多少？。(設(shè)人的高度、滑輪的大小及摩擦均不計(jì))hsm解：由運(yùn)動(dòng)的分解，如圖示：vααS=vΔtS1=v1Δt人前進(jìn)s時(shí)，物體的速度為v1，v1=vcosα由動(dòng)能定理：〔開始時(shí)人的速度為0〕W=ΔEK=1/2×mv12=1/2×mv2cos2α用平均力法.鐵錘每次做功都用來克服鐵釘阻力做的功，但摩擦阻力不是恒力，其大小與深度成正比，F(xiàn)=-f=kx，可用平均阻力來代替.如圖(a)穩(wěn)固5.用鐵錘將一鐵釘擊入木塊，設(shè)木塊對(duì)鐵釘?shù)淖枇εc鐵釘進(jìn)入木塊內(nèi)的深度成正比.在鐵錘擊第一次時(shí)，能把鐵釘擊入木塊內(nèi)1cm，問擊第二次時(shí)，能擊入多少深度?(設(shè)鐵錘每次做功相等)解一：x1x2(a)第一次擊入深度為x1，平均阻力F1=1/2×kx1，做功為W1=F1x1=1/2×kx21.第二次擊入深度為x1到x2，平均阻力F2=1/2×k(x2+x1),位移為x2-x1，做功為W2=F2(x2-x1)=1/2×k(x22-x21).兩次做功相等：W1=W2.解后有：x2＝x1=1.41cm.∴△x=x2-x1=0.41cm.解二：用圖像法因?yàn)樽枇=kx,以F為縱坐標(biāo)，F(xiàn)方向上的位移x為橫坐標(biāo)，作出F-x圖像，如圖(b)，xF0x1x2kx1kx2(b)曲線下面積的值等于F對(duì)鐵釘做的功.〔示功圖〕由于兩次做功相等，故有：S1=S2(面積)，即：1/2×kx21=1/2×k(x2+x1)(x2-x1)，解后有：x2＝x1=1.41cm.∴△x=x2-x1=0.41cm.穩(wěn)固6.如下圖，由于機(jī)器帶動(dòng)豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使長為l的輕繩拴著質(zhì)量為m的小球在水平面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，輕繩的運(yùn)動(dòng)軌跡為圓錐曲面。開始繩與豎直方向的夾角為30°，后來機(jī)器轉(zhuǎn)動(dòng)速度加大，使繩與豎直方向的夾角變?yōu)?0°。在此過程中，機(jī)器對(duì)小球做的功為多大?30°30°【分析】當(dāng)小球在水平面內(nèi)做圓錐擺運(yùn)動(dòng)時(shí)，輕繩的拉力與重力的合力提供向心力，一定沿半徑指向圓心，輕繩與豎直方向夾角增大時(shí)，所受向心力增加，小球線速度增大，動(dòng)能增大，同時(shí)小球的位置升高，重力勢(shì)能增大，重力做負(fù)功根據(jù)動(dòng)能定理可求出機(jī)器對(duì)小球做的功。30°30°解：設(shè)輕繩與豎直桿夾角為θ，對(duì)小球受力分析如圖，mgT小球所受合力F=mgtgθ，小球運(yùn)動(dòng)半徑r=lsinθ，由牛頓第二定律mgtgθ

=mv2/l1/2×mv2=1/2×mgltgθsinθ當(dāng)θ=30°時(shí)mv12=mgltg30sin30當(dāng)θ=60°時(shí)mv22=mgltg60sin60小球上升的高度h=l(cos30-cos60)設(shè)機(jī)器做功W，由動(dòng)能定理W-mgh=△EK=1/2×mv22-1/2×mv12W=1/2×mgl(tg60sin60-tg30sin30)+mgl(cos30-cos60)=0.97mgl探究點(diǎn)二平均功率與瞬時(shí)功率的計(jì)算

例2質(zhì)量為m=0.5kg的物體從高處以水平的初速度v0=5m/s拋出，在運(yùn)動(dòng)t=2s內(nèi)重力對(duì)物體做的功是多少？這2s內(nèi)重力對(duì)物體做功的平均功率是多少？2s末，重力對(duì)物體做功的瞬時(shí)功率是多少？(g取10m/s2)16變式題［2007屆·東北四校聯(lián)考題］心電圖的出紙速度(紙帶移動(dòng)的速度)是2.5cm/s，錄下的某人的心電圖如以下圖所示(圖紙上每格邊長為5mm).求：(1)此人的心率為多少次/分?(保存兩位有效數(shù)字)(2)假設(shè)某人的心率為75次/分，每跳一次輸送80mL血液，他的血壓(可看作心臟壓送血液的平均壓強(qiáng))為1.5×104Pa，據(jù)此估算此人心臟跳動(dòng)做功的平均功率P.(3)按第二問的答案估算一下，人的心臟工作一天所做的功相當(dāng)于把1t重的物體舉起多高?(提示：在圖像上，相鄰的兩個(gè)最大振幅之間對(duì)應(yīng)的時(shí)間為心率的一個(gè)周期)17穩(wěn)固2、跳繩是一種健身運(yùn)動(dòng)，設(shè)某運(yùn)發(fā)動(dòng)的質(zhì)量是50kg，他一分鐘跳繩180次,假定在每次跳躍中,腳與地面的接觸時(shí)間占跳躍一次所需時(shí)間的2/5,那么該運(yùn)發(fā)動(dòng)跳繩過程中克服重力做功的平均功率是W?！瞘取10m/s2)分析：運(yùn)發(fā)動(dòng)每次克服重力所做的功就等于他重力勢(shì)能的增量。跳一次的時(shí)間t=60/180=1/3s，每次在空中的時(shí)間t′=1/3×3/5=1/5s。每次跳起的高度得平均功率：75探究點(diǎn)四兩種啟動(dòng)方式例4［2007屆·安徽模擬題］電動(dòng)機(jī)通過一繩子吊起質(zhì)量為8kg的物體，繩的拉力不能超過120N,電動(dòng)機(jī)的功率不能超過1200W，要將此物體由靜止起用最快的方式吊高90m(此物體在被吊高接近90m時(shí)，已開始以最大速度勻速上升)所需時(shí)間為多少？19P=P額不變vF=P額/va=(F-f)/mP=P額不變F2=P額/vm=fa=0v=vm變加速運(yùn)動(dòng)勻速運(yùn)動(dòng)fffFF2F1ABCvA=0vC=vmP=P額不變F1=P額/va1=(F1-f)/mv思考：當(dāng)v=0.5vm時(shí)的加速度多大？解：F=P額/v=P額/0.5vm=2fa=(F-f)/m=f/m汽車以恒定功率運(yùn)動(dòng)變加速運(yùn)動(dòng)勻加速運(yùn)動(dòng)勻速運(yùn)動(dòng)fffFF2F1ABCvB=P額/F1vA=0vC=vm汽車先做勻加速運(yùn)動(dòng)，再做變加速運(yùn)動(dòng)。a=(F1-f)/m不變v=at↑P=F1v↑P=P額不變v↑F=P額/v↓a=(F-f)/m↓P=P額不變F2=P額/vm=fa=0v=vm穩(wěn)固1．按額定功率行駛的汽車，所受地面的阻力保持不變，那么[]A．汽車加速行駛時(shí)，牽引力不變，速度增大B．汽車可以做勻加速運(yùn)動(dòng)C．汽車加速行駛時(shí)，加速度逐漸減小，速度逐漸增大D．汽車到達(dá)最大速度時(shí)，所受合