2019屆高三物理（人教版）第一輪復(fù)習(xí) 第五章 第1節(jié)

1、課件制作講授：邵陽(yáng)市二中 譚偉卿,2019屆高三物理第一輪復(fù)習(xí),第五章 機(jī)械能,第1節(jié),功和功率,一.功的概念,1.定義：,物體受到力的作用，并在力方向上發(fā)生一段位移，就說(shuō)力對(duì)物體做了功.,2、做功的兩個(gè)必要條件：,力和物體在力的方向上通過(guò)的位移。,3、功的物理意義（功能關(guān)系）：,做功的過(guò)程一定伴隨能量的轉(zhuǎn)化,并且做了多少功就有多少能量發(fā)生轉(zhuǎn)化. 功是能量轉(zhuǎn)化的量度。 功是標(biāo)量, 單位為J, 1J=1Nm,該公式適用于_做功其中為F、l方向間夾角，l為 ,4功的計(jì)算公式：W_.,Flcos,恒力,功是標(biāo)量，但有正負(fù)之分。 怎么判斷功的正負(fù)呢？,某力做的功僅由F、l和決定, 與其它力是否存在以及

2、物體的運(yùn)動(dòng)情況都無(wú)關(guān)。,5功的正負(fù)：,物體對(duì)地的位移,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)不表示功的大小,4功的正負(fù)的意義,力對(duì)物體做正功,力對(duì)物體做負(fù)功，或者說(shuō)物體克服這個(gè)力做了功,力對(duì)物體不做功,例1如圖所示，一輕繩的一端系在固定粗糙斜面上的O點(diǎn)，另一端系一小球給小球一足夠大的初速度，使小球在斜面上做圓周運(yùn)動(dòng)在此過(guò)程中() A斜面對(duì)小球的支持力做功 B重力對(duì)小球不做功 C繩的張力對(duì)小球不做功 D在任何一段時(shí)間內(nèi)，小 球克服摩擦力所做的功總是等于小球動(dòng)能的減少量,C,例2、判斷下列三種情況下各力是否做功及正負(fù)情況： (1)如圖甲所示，光滑 水平面上有一光滑斜

3、面b，a由斜面頂端靜 止滑下，b對(duì)a的支持 力FN對(duì)a物體做功嗎？ (2)人造地球衛(wèi)星在橢 圓軌道上運(yùn)行，由圖 乙中的a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn) 的過(guò)程中，萬(wàn)有引力是否做功？,支持力FN做負(fù)功,萬(wàn)有引力做負(fù)功,(3)車M靜止在光滑水平軌道上，球m用細(xì)線懸掛在車上，由圖丙中的位置無(wú)初速度釋放，在球下擺過(guò)程中繩的拉力做功嗎？,繩的拉力對(duì)車做正功，對(duì)球做負(fù)功,小結(jié)：,判斷力對(duì)物體做正功還是做負(fù)功的方法：,1根據(jù)力和位移之間的夾角判斷，此法常用于恒力做功的判斷,2根據(jù)力和瞬時(shí)速度之間的夾角判斷，此法常用于判斷質(zhì)點(diǎn)做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)變力做的功夾角為銳角時(shí)力做正功，夾角為鈍角時(shí)力做負(fù)功，夾角為直角時(shí)力不做功,3依據(jù)能量變化

4、來(lái)判斷，此法既適用于恒力做功，也適用于變力做功，關(guān)鍵應(yīng)分析清楚能量的轉(zhuǎn)化情況根據(jù)功是能量轉(zhuǎn)化的量度，若有能量轉(zhuǎn)化，則必有力對(duì)物體做功比如系統(tǒng)的機(jī)械能增加，說(shuō)明力對(duì)系統(tǒng)做正功；如果系統(tǒng)的機(jī)械能減少，則說(shuō)明力對(duì)系統(tǒng)做負(fù)功此法常用于兩個(gè)相聯(lián)系的物體之間的相互作用力做功的判斷,例3重球m用一條不可伸長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)線拴住后懸于O點(diǎn)，重球置于一個(gè)斜面不光滑的斜劈M上，用水平力F向左推動(dòng)斜劈M在光滑水平桌面上由位置甲勻速向左移動(dòng)到位置乙，在此過(guò)程中，正確的說(shuō)法是： AM、m間的摩擦力對(duì)m不做功 BM、m間的摩擦力對(duì)m做負(fù)功 CF對(duì)M所做的功與m對(duì) M所做的功的絕對(duì)值相等 DM、m間的彈力 對(duì)m做正功,答案：CD

5、,例4、如圖 所示，木板可繞固定水平軸 O轉(zhuǎn)動(dòng)木板從水平位置 OA 緩慢轉(zhuǎn)到 OB 位置，木板上的物塊始終相對(duì)于木板靜止在這一過(guò)程中，物塊的重力勢(shì)能增加了 2 J用 FN 表示物塊受到的支持力，用 Ff 表示物塊受到的摩擦力在此過(guò)程中，以下判斷正確的是( ）,AFN 和 Ff 對(duì)物塊都不做功,BFN 對(duì)物塊做功為 2 J， Ff 對(duì)物塊不做功 CFN 對(duì)物塊不做功， Ff 對(duì)物塊做功為 2 J DFN 和 Ff 對(duì)物塊所做功的代數(shù)和為 0,B,1恒力做功的求法,二、求功的幾種方法,用功的定義公式WFlcos求解,2變力做功的求法,(1)用動(dòng)能定理WEk或功能關(guān)系WE，即用能量的增量等效代換變力

6、所做的功(也可計(jì)算恒力功),(2)當(dāng)變力的功率P一定時(shí)，可用WPt求功，如機(jī)車以恒定功率啟動(dòng)時(shí),(3) 將變力做功轉(zhuǎn)化為恒力做功,當(dāng)力的方向不變而大小隨位移做線性變化時(shí)，可先求出力對(duì)位移的平均值F ，再由WFlcos計(jì)算，如彈簧彈力做功,當(dāng)力的大小不變而方向始終與運(yùn)動(dòng)方向相同或相反時(shí)，這類力做的功的大小等于力和路程(不是位移)的乘積如滑動(dòng)摩擦力做功、空氣阻力做功等,(4) 作出變力F隨位移l變化的圖象，圖象與位移軸所圍的“積”即為變力做的功如圖所示，圖(a)中陰影部分面積表示恒力F做的功W，圖(b)中陰影部分面積表示變力F做的功W.,3合力做功的求法,(1)總功等于合力的功： 先求出物體所受各

7、力的合力F合，再根據(jù)W總F合lcos計(jì)算總功，但應(yīng)注意應(yīng)是合力與位移s的夾角（一般用于各力都是恒力且作用時(shí)間相同）,(2)總功等于各力做功的代數(shù)和： 分別求出每一個(gè)力做的功： W1F1l1cos1， W2 F2l2cos2，W3F3l3cos3，再把各個(gè)力做的功求代數(shù)和，即：W總W1W2W3（一般用于各力分別作用或作用時(shí)間不同時(shí)）,l,例5質(zhì)量為m的物體靜止在傾角為的斜面上，用水平推力使斜面向左水平勻速移動(dòng)距離l，物體與斜面間動(dòng)摩擦因數(shù)為且始終保持相對(duì)靜止，如圖所示求：,(1)m所受各力對(duì)它做的功各是多少？ (2)斜面對(duì)物體做的功又是多少？,(2) 0,答案：(1)重力做的功WG0. 支持力做

8、的功WFNmglsincos. 靜摩擦力做的功WFfmglsincos,例6.如圖所示，用恒力F通過(guò)光滑的定滑輪把靜止在水平面上的物體(大小可忽略)從位置A拉到位置B，物體的質(zhì)量為m，定滑輪離水平地面的高度為h，物體在位置A、B時(shí)細(xì)繩與水平方向的夾角分別為1 和2，求繩的拉力對(duì)物體做的功,練習(xí),：如圖所示，一質(zhì)量為m2.0 kg的物體從半徑為R5.0 m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15 N，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10 m/s2)求這一過(guò)程中：,(1)拉力F做的功 (2)重力

9、G做的功 (3)圓弧面對(duì)物體的支持力FN做的功 (4)圓弧面對(duì)物體的摩擦力Ff做的功,(1)62.8 J,(2)50 J,(3)0,(4)12.8 J,例7如圖所示，質(zhì)量為M、長(zhǎng)度為L(zhǎng)的木板靜止在光滑的水平面上，質(zhì)量為m 小物體(可視為質(zhì)點(diǎn))放在木板上最左端，現(xiàn)用一水平恒力F作用在小物體上，使物體從靜止開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)已知物體和木板之間的摩擦力為Ff .當(dāng)物體滑到木板的最右端時(shí)，木板運(yùn)動(dòng)的距離為x，則在此過(guò)程中摩擦力對(duì)物體做功和對(duì)木板做功分別為多少？,摩擦力對(duì)物體做功為Ff (Lx)，對(duì)木板做功為 Ff x,三、幾種力做功的特點(diǎn)分析：,重力的功：,思考：在我們所學(xué)的力中，哪些力做功與路徑無(wú)

10、 關(guān)？哪些與路徑有關(guān)？,重力、電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力、萬(wàn)有引力做功與路徑無(wú)關(guān) ；摩擦力做功與路徑有關(guān)。,重力做功只跟物體的重力及物體移動(dòng)的始末位置的高度差有關(guān)，跟移動(dòng)的路徑無(wú)關(guān)。,重力做功改變重力勢(shì)能； 電場(chǎng)力做功改變電勢(shì)能； 彈簧的彈力做功改變彈性勢(shì)能。,2、摩擦力做功的問(wèn)題：,問(wèn)題1：摩擦力對(duì)物體是否總是做負(fù)功？,問(wèn)題2：一對(duì)相互作用的摩擦力對(duì)兩物體可以同時(shí)不做功、同時(shí)做正功、同時(shí)做負(fù)功嗎？,問(wèn)題3：一對(duì)相互作用的摩擦力對(duì)兩物體做功的總和如何？,例1：AB兩物體疊放在光滑水平面上，保持相對(duì)靜止在外力作用下一起向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)移動(dòng)距離S， 則摩擦力f1對(duì)A做功，f2對(duì)B做功。,W1=f1 S W

11、2= - f2 S W1 + W2= 0,正,負(fù),一對(duì)靜摩擦力做功的代數(shù)和一定為零,F,例2、小木塊置于旋轉(zhuǎn)的水平轉(zhuǎn)臺(tái)上，隨轉(zhuǎn)臺(tái)一起勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，小木塊受到的摩擦力對(duì)木塊做功為。,0,若小木塊隨轉(zhuǎn)臺(tái)一起加速轉(zhuǎn)動(dòng)而沒(méi)有相對(duì)滑動(dòng)，則小木塊受到的摩擦力對(duì)木塊做功為。,正,例3、始終做勻速運(yùn)動(dòng)的足夠長(zhǎng)的水平傳送帶上輕輕放一個(gè)小木塊，小木塊受到的摩擦力對(duì)小木塊做 功。,開(kāi)始物體在摩擦力的作用下做勻加速運(yùn)動(dòng)，摩擦力對(duì)物體做正功。,達(dá)到速度v后，物體不受摩擦力，做勻速運(yùn)動(dòng)，不做功.,例4、AB兩物體疊放在光滑水平面上，A物體在力F作用下在B物體上相對(duì)滑動(dòng)，則f1對(duì)A做功，f2對(duì)B做功。,W1= - f1 S1,

12、W2= f2 S2,W1 + W2= f(S2 - S1 )= - f S,負(fù),正,一對(duì)滑動(dòng)摩擦力做功的代數(shù)和為負(fù)值,摩擦生熱Q=fS相對(duì),例5、AB兩物體疊放在光滑水平面上，A物體用線系在墻上，B 物體在力 F作用下向右運(yùn)動(dòng)，則f1對(duì)A做功，f2對(duì)B做功為。,0,負(fù),這一對(duì)滑動(dòng)摩擦力做功的代數(shù)和還是為負(fù)值,不論靜摩擦力還是滑動(dòng)摩擦力都可以做正功、都可以做負(fù)功、都可以不做功。,小結(jié)：,一對(duì)靜摩擦力要么同時(shí)不做功；要么一個(gè)做正功、則另一個(gè)必做負(fù)功；或者一個(gè)做負(fù)功、則另一個(gè)必做正功，其做功的代數(shù)和一定為零。,摩擦力做功特點(diǎn)：,一對(duì)滑動(dòng)摩擦力要么同時(shí)做負(fù)功，要么一個(gè)做正功、另一個(gè)必做負(fù)功；若一個(gè)做負(fù)

13、功、另一個(gè)可以做負(fù)功、正功或不做功，其做功的代數(shù)和一定為負(fù)。,3、彈力做功的問(wèn)題：,彈力對(duì)物體可以不做功，可以做正功，還可以做負(fù)功,彈簧的彈力做功改變彈簧的彈性勢(shì)能。,4、作用力和反作用力做功分析,一對(duì)作用力和反作用力可以同時(shí)做正功、同時(shí)做負(fù)功或同時(shí)不做功，也可以一個(gè)做正功、另一個(gè)做負(fù)功或不做功，還可以一個(gè)做負(fù)功、另一個(gè)做正功或不做功，其做功的代數(shù)和可以為正、為負(fù)，還可以為零。,練習(xí). 1、 下列說(shuō)法正確的是： （ ） (A)一對(duì)摩擦力做的總功，有可能是一負(fù)值，有可能零； (B)物體在合外力作用下做變速運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能一定變化； (C)當(dāng)作用力作正功時(shí)，反作用力一定做負(fù)功； (D)當(dāng)作用力不作功時(shí)，

14、反作用力一定也不作功； (E)合外力對(duì)物體做功等于零，物體一定是處于平衡狀態(tài).,A,2、如圖所示，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(kāi)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，則這兩種情況下（ ） (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,A C,3、如圖所示，把系在輕繩上的A、B兩小球由圖示位置同時(shí)由靜止釋放(繩開(kāi)始時(shí)拉直)，則在兩小球向左下擺動(dòng)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是 ( ),A.繩OA對(duì)A球做正功 B.繩AB對(duì)B球不做功 C.繩AB對(duì)A球做負(fù)功 D.繩AB對(duì)B球做正功,C

15、D,若把題中輕繩換成輕桿呢？,4、如圖，滑塊a、b的質(zhì)量均為m，a套在固定直桿上，與光滑水平地面相距h，b放在地面上，a、b通過(guò)鉸鏈用剛性輕桿連接。不計(jì)摩擦，a、b可視為質(zhì)點(diǎn)，重力加速度大小為g。則( ) A. a落地前，輕桿對(duì)b一直做正功 B. a落地時(shí)速度大小為 C. a下落過(guò)程中，其加速度大小始終不大于g D. a落地前，當(dāng)a的機(jī)械能最小時(shí)，b對(duì)地面的壓力大小為mg,BD,1定義：功跟完成這些功所用 的比值,2物理意義：功率表示做功的 ，功率大則做功 ，功率小則做功 ,3計(jì)算式 (1)P ，P為時(shí)間t內(nèi)的 ,時(shí)間,快慢,快,慢,平均功率,(2)PFvcos,二、功率,4額定功率： 機(jī)械在

16、正常條件下可以 工作的 功率一般在機(jī)械的銘牌上標(biāo)明（機(jī)械的最大輸出功率）,5實(shí)際功率：機(jī)械 工作時(shí)輸出的功率要求小于等于額定功率,長(zhǎng)時(shí)間,最大,實(shí)際,注意：發(fā)動(dòng)機(jī)的功率是指發(fā)動(dòng)機(jī)的牽引力的功率，而不是機(jī)車所受合力的功率 P=Fv F為機(jī)車牽引力,三、機(jī)車兩種啟動(dòng)方式的比較 對(duì)機(jī)動(dòng)車等交通工具，在啟動(dòng)的時(shí)候，通常有兩種啟動(dòng)方式，即以恒定功率啟動(dòng)和以恒定加速度啟動(dòng)現(xiàn)分析如下：,1、汽車以恒定的加速度啟動(dòng)的過(guò)程分析:,2、汽車以恒定功率啟動(dòng)的過(guò)程分析:,畫(huà)出P-t圖和v-t圖,特別提醒：圖表中的v1為機(jī)車以恒定加速度啟動(dòng)時(shí)，勻加速運(yùn)動(dòng)的末速度，而vm為機(jī)車以額定功率運(yùn)動(dòng)時(shí)所能達(dá)到的最大速度,例1、一

17、汽車額定功率為100 kW，質(zhì)量為1.0104 kg，設(shè)阻力恒為車重的0.1倍，g取10 m/s2. (1)若汽車保持恒定功率運(yùn)動(dòng)，求運(yùn)動(dòng)的最大速度； (2)若汽車以0.5 m/s2的加速度勻加速運(yùn)動(dòng)，求其勻加速運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間,(1)10 m/s,(2)13.3 s,練習(xí)、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的功率為60 kW，汽車的質(zhì)量為4 t，當(dāng)它行駛在坡度為0.02(sin0.02)的長(zhǎng)直公路上時(shí)，如圖所示，所受摩擦阻力為車重的0.1倍(g10 m/s2)，求： (1)汽車所能達(dá)到的最大速度vm. (2)若汽車從靜止開(kāi)始以0.6 m/s2的加速度做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則此過(guò)程能維持多長(zhǎng)時(shí)間？,(1)12.5 m/s,(2)13.9 s,例2一根質(zhì)量為M的直木棒，懸掛在O點(diǎn)，有一只質(zhì)量為m的猴子抓著木棒，如圖甲所示剪斷懸掛木棒的細(xì)繩，木棒開(kāi)始下落，同時(shí)猴子開(kāi)始沿木棒向上爬設(shè)在一段時(shí)間內(nèi)木棒沿豎直方向下落，猴子對(duì)地的高度保持不變，忽略空氣阻力，則圖乙所示的四個(gè)圖象中能正確反映在這段時(shí)間內(nèi)猴子做 功的功率隨時(shí)間變化的關(guān)系是(),圖乙,圖甲,答案：B,例3、我國(guó)科學(xué)家正在研制航母艦載機(jī)使用的電磁彈射器.艦載機(jī)總質(zhì)量為3104kg,設(shè)起飛過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)的推力恒為1.01