高考物理 第一節(jié) 功 功率基礎(chǔ)知識梳理專項復(fù)習(xí)課件17.ppt

第一節(jié)功功率 課堂互動講練 經(jīng)典題型探究 知能優(yōu)化演練 第一節(jié)功功率 基礎(chǔ)知識梳理 基礎(chǔ)知識梳理 一 功1 定義 物體受到力的作用 并在力的方向上發(fā)生一段 就說該力對物體做了功 2 兩個必要條件做功的兩個必要條件是力和物體在力的方向上的 兩者缺一不可 功是過程量 即做功必定對應(yīng)一個過程 位移 應(yīng)明確是哪個力在哪一過程中的功 位移 位移 3 公式 w 適用于恒力做功 其中 為f s正方向之間的夾角 s是物體的對地位移 功是標量 但有正負之分 fscos 正 負 一對相互作用力所做的功是否一個做正功 另一個一定做負功 提示 不一定 如庫侖力的功 思考感悟 比值 做功的快慢 平均功率 v為平均速度 則p為 v為瞬時速度 則p為 4 額定功率 機械 時輸出的 功率 5 實際功率 機械 時輸出的功率 要求小于等于額定功率 平均功率 瞬時功率 正常工作 最大 實際工作 課堂互動講練 一 功的正負判斷及求解1 如何判斷功的正負 1 根據(jù)力和位移的方向的夾角判斷 此法常用于恒力做功的判斷 2 根據(jù)力和瞬時速度方向的夾角判斷 此法常用于判斷質(zhì)點做曲線運動時變力的功 夾角是銳角力做正功 鈍角力做負功 直角力不做功 3 從能量的轉(zhuǎn)化角度來進行判斷 若有能量轉(zhuǎn)化 則應(yīng)有力做功 此法常用于判斷兩個相聯(lián)系的物體 2 幾種求功的方法 1 恒力及合力做功的計算 恒力的功 直接用w fscos 計算 合外力的功a 先求合外力f合 再應(yīng)用公式w合 f合 scos 求功 其中 為合力f合與位移s的夾角 一般適用于整個過程中合力恒定不變的情況 b 分別求出每個力的功w1 w2 w3 再應(yīng)用w合 w1 w2 w3 求合外力的功 這種 方法一般適用于在整個過程中 某些力分階段作用的情況 c 利用動能定理或功能關(guān)系求解 2 變力做功的計算 用動能定理w ek或功能關(guān)系w e 即用能量的增量等效代換變力所做的功 也可計算恒力功 當(dāng)變力的功率p一定時 可用w pt求功 如機車恒功率啟動時 將變力做功轉(zhuǎn)化為恒力做功 名師點睛 1 功的公式可有兩種理解 一是力 f 乘以物體在力的方向上發(fā)生的位移 scos 二是在位移s方向上的力 fcos 乘以位移s 2 功是標量 正功表示對物體做功的力為動力 負功表示對物體做功的力為阻力 功的正負不表示功的大小 即時應(yīng)用 即時突破 小試牛刀 1 如圖5 1 1所示 物體在水平拉力f的作用下 沿粗糙的水平地面向右運動 圖5 1 1 a 如果物體做加速運動 f一定對物體做正功b 如果物體做加速直線運動 f有可能對物體做負功c 如果物體做減速直線運動 f一定對物體做負功d 如果物體做勻速直線運動 f一定不對物體做功 解析 選a 如果物體做加速直線運動 f的方向一定與運動方向一致 做正功 a正確 b不正確 如果物體做減速直線運動 當(dāng)f的方向與運動方向一致時 f做正功 當(dāng)f的方向與運動方向相反時 f做負功 c不正確 當(dāng)物體做勻速直線運動時 f的方向與運動方向相同 做正功 d不正確 二 機車啟動的兩種方式1 發(fā)動機的功率發(fā)動機銘牌上所標注的功率為這部機械的額定功率 它是提供人們對機械進行選擇 配置的一個重要參數(shù) 它反映了機械的做功能力或機械所能承擔(dān)的 任務(wù) 機械運行過程中的功率是實際功率 機械的實際功率可以小于其額定功率 稱機械沒吃飽 可以等于其額定功率 稱滿負荷運行 但是機械不能長時間處于超負荷運行 這樣會損壞機械設(shè)備 縮短其使用壽命 由p fv可知 在功率一定的條件下 發(fā)動機產(chǎn)生的牽引力f跟運轉(zhuǎn)速度v成反比 2 一個力的功率若一個力的方向與速度方向不相同 則這個力的功率的計算公式為p fvcos 是f與v方向的夾角 3 兩種啟動方式 名師點睛 圖表中的v1為機車以恒定加速度啟動時 勻加速運動的末速度 而vm為機車以額定功率運動時所能達到的最大速度 即時應(yīng)用 即時突破 小試牛刀 2 如圖5 1 2所示 將質(zhì)量為m的小球以初速度v0從a點水平拋出 正好垂直于斜面落在斜面上的b點 已知斜面的傾角為 則 圖5 1 2 1 小球落到斜面上b點時重力做功的瞬時功率為多大 2 小球從a到b過程中重力做功的平均功率為多大 解析 1 將物體撞在斜面上時的速度進行正交分解如圖所示 小球在豎直方向上的分速度為vy v0cot 所以 小球落到斜面上b點時重力做功的瞬時功率為 p mgvy mgv0cot 答案 見解析 經(jīng)典題型探究 如圖5 1 3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動到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的切線成37 角 圓弧所對應(yīng)的圓心角為60 bo邊為豎直方向 g取10m s2 求這一過程中 圖5 1 3 1 拉力f做的功 2 重力g做的功 3 圓弧面對物體的支持力n做的功 4 圓弧面對物體的摩擦力f做的功 思路點撥 根據(jù)各個力的特點 是恒力還是變力 選擇相應(yīng)的計算功的方法 如功的定義式w fscos 或動能定理 解析 1 將圓弧分成很多小段s1 s2 sn 拉力在每小段上做的功為w1 w2 wn 因拉力f大小不變 方向始終與物體在該點的切線成37 角 所以 3 物體受的支持力n始終與物體的運動方向垂直 所以wn 0 4 因物體在拉力f作用下緩慢移動 動能不變 由動能定理知 wf wg wf 0 所以wf wf wg 62 8 50 j 12 8j 答案 1 62 8j 2 50j 3 0 4 12 8j 反思領(lǐng)悟 在遇到求功的問題時 一定要注意分析是求恒力做的功還是變力做的功 如果是求變力做的功 看能否轉(zhuǎn)化為求恒力做功的問題 不能轉(zhuǎn)化的 還可以借助動能定理或能量守恒定律求解 如圖5 1 4所示 一個質(zhì)量為m的木塊 放在傾角為 的斜面體上 當(dāng)斜面體與木塊保持相對靜止沿水平方向向右勻速移動距離s的過程中 求 外力對物體做的總功 圖5 1 4 思路點撥 外力對物體做的總功就是每一個力對物體做功的代數(shù)和 或合外力對物體所做的功 解析 法一 對木塊進行受力分析 如圖5 1 5所示 受重力mg 支持力f1 靜摩擦力f2三個力作用 圖5 1 5 由平衡條件可得 f1 mgcos f2 mgsin 重力mg垂直于位移s 則重力做的功wg mg s cos90 0則支持力f1與s的夾角為90 則支持力做的功wf1 mgcos s cos 90 mgssin cos 摩擦力f2與s的夾角為 則摩擦力做的功為wf2 mgsin s cos mgssin cos 合力對物體做的功為w合 wg wf1 wf2 0 mgssin cos mgssin cos 0法二 因物體勻速運動 所以物體所受的合外力為零 外力做的總功也等于零 答案 0 題后反思 總功的求法 1 總功等于合外力的功 2 總功等于各力做功的代數(shù)和 滿分樣板10分 2011年上海十四校高三聯(lián)考 某探究性學(xué)習(xí)小組對一輛自制小遙控車的性能進行研究 他們讓這輛小車在水平地面上由靜止開始運動 并將小車運動的全過程記錄下來 通過數(shù)據(jù)處理得到如圖5 1 6所示的v t圖像 已知小車在0 ts內(nèi)做勻加速直線運動 t 10s內(nèi)小車牽引力的功率保持不變 且7 10s為勻速直線運動 在10s末停止遙控讓小車自由滑行 小車質(zhì)量m 1kg 整個過程中小車受到的阻力f大小不變 求 圖5 1 6 1 小車所受阻力f的大小 2 在t 10s內(nèi)小車牽引力的功率p 思路點撥 小車所受阻力可通過自由滑行階段的運動情況由牛頓運動定律求出 又由于阻力一直未變 且勻速階段牽引力等于阻力 所以勻速階段的功率直接等于阻力乘以此階段的運動速度 解題樣板規(guī)范步驟 該得的分一分不丟 1 在10s末撤去牽引力后 小車只在阻力f作用下做勻減速運動 由圖像5 1 6可得減速時a 2m s2 2分 則f ma 2n 2分 2 小車的勻速運動階段即7 10s內(nèi) 設(shè)牽引力為f 則f f 1分 由圖像可知vm 6m s 1分 p fvm