第1講-功和功率課件

[高考導(dǎo)航]考點內(nèi)容要求全國卷三年考情分析201720182019功和功率ⅡⅠ卷·T24：機械能、功能關(guān)系Ⅱ卷·T14：彈力和功T17：機械能守恒定律T24：動能定理Ⅲ卷·T16：重力勢能、重力做功Ⅰ卷·T18：動能定理、功能關(guān)系Ⅱ卷·T14：動能定理Ⅲ卷·T19：牛頓第二定律、功率、動能定理T25：動能定理、圓周運動、動量Ⅰ卷·T25：動能定理、動量守恒、能量守恒Ⅱ卷·T18：機械能、功能關(guān)系及E－h(huán)圖象Ⅲ卷·T17：動能定理及Ek－h(huán)圖象T25：動能定理、牛頓第二定律和動量守恒動能和動能定理Ⅱ重力做功與重力勢能Ⅱ功能關(guān)系、機械能守恒定律及其應(yīng)用Ⅱ?qū)嶒炍澹禾骄縿幽芏ɡ?/p>

實驗六：驗證機械能守恒定律

第1講功和功率一、功 1.定義：一個物體受到力的作用，如果在_____________上發(fā)生了一段位移，就說這個力對物體做了功。 2.做功的兩個要素 (1)作用在物體上的____。 (2)物體在力的方向上發(fā)生的______。知識要點力的方向力位移3.公式：W＝___________。如圖1所示。圖1(1)α是力與______方向之間的夾角，l為力的作用點的位移。(2)該公式只適用于______做功。Flcosα位移恒力4.功的正負(1)當(dāng)0°≤α＜90°時，W＞0，力對物體做______。(2)當(dāng)90°＜α≤180°時，W＜0，力對物體做______，或者說物體______這個力做了功。(3)當(dāng)α＝90°時，W＝0，力對物體________。正功負功克服不做功二、功率1.定義：功與完成這些功所用時間的______。2.物理意義：描述力對物體做功的______。3.公式(2)P＝____________

(α為F與v的夾角)①v為平均速度，則P為___________。②v為瞬時速度，則P為____________。比值快慢平均功率Fvcosα平均功率瞬時功率1.如圖2所示的a、b、c、d中，質(zhì)量為M的物體甲受到相同的恒力F的作用，在力F作用下使物體甲在水平方向移動相同的位移。μ表示物體甲與水平面間的動摩擦因數(shù)，乙是隨物體甲一起運動的小物塊，比較物體甲移動的過程中力F對甲所做的功的大小，下列選項正確的是(

)基礎(chǔ)診斷圖2A.Wa最小 B.Wd最大C.Wa＜Wc D.四種情況一樣大解析依據(jù)功的定義式W＝FLcosθ，本題中四種情況下，F(xiàn)、L、θ均相同，這樣四種情況下力F所做的功一樣大，故選項D正確。答案D2.(多選)如圖3所示，粗糙的斜面在水平恒力的作用下向左勻速運動，一物塊置于斜面上并與斜面保持相對靜止，下列說法中正確的是(

)A.斜面對物塊不做功B.斜面對地面的摩擦力做負功C.斜面對物塊的支持力做正功D.斜面對物塊的摩擦力做負功圖3解析斜面對物塊的作用力可以等效為一個力，根據(jù)平衡條件，這個力與物塊的重力大小相等，方向相反，與位移方向的夾角為90°，所以不做功，選項A正確；地面受到摩擦力作用，但沒有位移，所以斜面對地面的摩擦力不做功，選項B錯誤；斜面對物塊的支持力與位移方向的夾角小于90°，做正功，而斜面對物塊的摩擦力與位移方向的夾角大于90°，做負功，所以選項C、D正確。答案

ACD3.如圖4所示，質(zhì)量為60kg的某同學(xué)在做引體向上運動，從雙臂伸直到肩部與單杠同高度算1次，若他在1分鐘內(nèi)完成了10次，每次肩部上升的距離均為0.4m，則他在1分鐘內(nèi)克服重力所做的功及相應(yīng)的功率約為(

)圖4A.240J，4W B.2400J，2400WC.2400J，40W D.4800J，80W答案C1.功的正負的判斷方法功的分析和計算2.恒力做功的計算方法3.合力做功的計算方法(1)先求合力F合，再用W合＝F合lcosα求功。(2)先求各個力做的功W1、W2、W3、…，再應(yīng)用W合＝W1＋W2＋W3＋…求合力做的功?？枷颉纠?】

一輛正沿平直路面行駛的車廂內(nèi)，一個面向車前進方向站立的人對車廂壁施加水平推力F，在車前進s的過程中，下列說法正確的是(

)功的正負的判斷圖5A.當(dāng)車勻速前進時，人對車做的總功為正功B.當(dāng)車加速前進時，人對車做的總功為負功C.當(dāng)車減速前進時，人對車做的總功為負功D.不管車如何運動，人對車做的總功都為零解析人對車施加了三個力，分別為壓力、推力F、靜摩擦力Ff，根據(jù)力做功的公式及作用力和反作用力的關(guān)系判斷做正功還是負功。當(dāng)車勻速前進時，人對車廂壁的推力F做的功為WF＝Fs，靜摩擦力做的功為WFf＝－Ffs，人處于平衡狀態(tài)，根據(jù)作用力與反作用力的關(guān)系可知，F(xiàn)＝Ff，則人對車做的總功為零，故A錯誤；當(dāng)車加速前進時，人處于加速狀態(tài)，車廂對人的靜摩擦力Ff′向右且大于車廂壁對人的作用力F′，所以人對車廂的靜摩擦力Ff向左，靜摩擦力做的功WFf＝－Ffs，人對車廂的推力F方向向右，做的功為WF＝Fs，因為Ff＞F，所以人對車做的總功為負功，故B正確，D錯誤；同理可以證明當(dāng)車減速前進時，人對車做的總功為正功，故C錯誤。答案B考向【例2】(多選)如圖6所示，一個質(zhì)量為m＝2.0kg的物體放在傾角為α＝37°的固定斜面上，現(xiàn)用F＝30N、平行于斜面的力拉物體使其由靜止開始沿斜面向上運動。已知物體與斜面之間的動摩擦因數(shù)μ＝0.50，斜面足夠長，g取10m/s2，sin37°＝0.60，cos37°＝0.80。物體運動2s后，關(guān)于各力做功情況，下列說法中正確的是(

)恒力及合力做功的計算A.重力做功為－120JB.摩擦力做功為－80JC.拉力做功為100JD.物體所受的合力做功為100J圖6答案ABD考向變力做功的計算【例3】

(2019·河南省洛陽市模擬)輕質(zhì)彈簧右端固定在墻上，左端與一質(zhì)量m＝0.5kg的物塊相連，如圖7甲所示，彈簧處于原長狀態(tài)，物塊靜止且與水平面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.2。以物塊所在處為原點，水平向右為正方向建立x軸，現(xiàn)對物塊施加水平向右的外力F，F(xiàn)隨x軸坐標變化的情況如圖乙所示，物塊運動至x＝0.4m處時速度為零，則此時彈簧的彈性勢能為(g＝10m/s2)(

)圖7A.3.1J B.3.5J C.1.8J D.2.0J解析物塊與水平面間的摩擦力為Ff＝μmg＝1N。現(xiàn)對物塊施加水平向右的外力F，由F－x圖象與x軸所圍面積表示功可知F做功W＝3.5J，克服摩擦力做功Wf＝Ff

x＝0.4J。由于物塊運動至x＝0.4m處時，速度為0，由功能關(guān)系可知，W－Wf＝Ep，此時彈簧的彈性勢能為Ep＝3.1J，選項A正確。答案A1.[人教版必修2改編]如圖8所示，質(zhì)量為m的小車在與豎直方向成α角的恒定拉力F作用下，沿水平地面向左運動一段距離l。在此過程中，小車受到的阻力大小恒為f，重力加速度為g，則(

)A.拉力對小車做功為FlcosαB.支持力對小車做功為FlsinαC.阻力對小車做功為－flD.重力對小車做功為mgl圖8解析根據(jù)力做功的公式W＝Flcosθ，其中θ為力與位移的夾角，所以拉力做功為W＝Flsinα，選項A錯誤；支持力、重力不做功，選項B、D錯誤；阻力做功Wf＝－fl，選項C正確。答案C2.如圖9所示的拖輪胎跑是一種體能訓(xùn)練活動。某次訓(xùn)練中，輪胎的質(zhì)量為5kg，與輪胎連接的拖繩與地面夾角為37°，輪胎與地面動摩擦因數(shù)是0.8。若運動員拖著輪胎以5m/s的速度勻速前進

，則10s內(nèi)運動員對輪胎做的功最接近的是(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g＝10m/s2)(

)圖9A.500J B.750J C.1250J D.2000J解析Fcosθ＝Ff，F(xiàn)N＋Fsinθ＝mg，10s內(nèi)運動員對輪胎做功WF＝Fcosθ·vt＝31.25×0.8×5×10J＝1250J，選項C正確。答案C3.如圖10所示，質(zhì)量為m的小球用長為L的細線懸掛而靜止在豎直位置?，F(xiàn)用水平拉力F將小球緩慢拉到細線與豎直方向成θ角的位置。在此過程中，拉力F做的功為(

)A.FLcosθ

B.FLsinθC.FL(1－cosθ)

D.mgL(1－cosθ)解析在小球緩慢上升過程中，拉力F為變力，此變力F做的功可用動能定理求解。由WF－mgL(1－cosθ)＝0，得WF＝mgL(1－cosθ)，故D正確。答案

D圖10圖11答案C1.平均功率的計算方法功率的理解與計算2.瞬時功率的計算方法(1)利用公式P＝Fvcosα，其中v為t時刻的瞬時速度。(2)利用公式P＝FvF，其中vF為物體的速度v在力F方向上的分速度。(3)利用公式P＝Fvv，其中Fv為物體受到的外力F在速度v方向上的分力。【例4】

(多選)質(zhì)量為m的物體從距地面H高處自由下落，經(jīng)歷時間t，則下列說法中正確的是(

)答案ACD1.如圖12所示是傾角為45°的斜坡，在斜坡底端P點正上方某一位置Q處以速度v0水平向左拋出一個小球，小球落在斜坡上時速度方向與斜坡向上的方向成105°，不計空氣阻力，則小球做平拋運動的過程(

)圖12答案A2.(多選)(2018·全國Ⅲ卷，19)地下礦井中的礦石裝在礦車中，用電機通過豎井運送到地面。某豎井中礦車提升的速度大小v隨時間t的變化關(guān)系如圖13所示，其中圖線①②分別描述兩次不同的提升過程，它們變速階段加速度的大小都相同；兩次提升的高度相同，提升的質(zhì)量相等。不考慮摩擦阻力和空氣阻力。對于第①次和第②次提升過程(

)A.礦車上升所用的時間之比為4∶5B.電機的最大牽引力之比為2∶1C.電機輸出的最大功率之比為2∶1D.電機所做的功之比為4∶5圖13答案AC1.模型一以恒定功率啟動 (1)動態(tài)過程機車啟動問題(2)這一過程的P－t圖象和v－t圖象如圖14所示。圖142.模型二以恒定加速度啟動(1)動態(tài)過程(2)這一過程的P－t圖象和v－t圖象如圖15所示。圖153.三個重要關(guān)系式【例5】(多選)一輛CRH2型動車組的總質(zhì)量M＝2.0×105kg，額定輸出功率為4800kW。假設(shè)該動車組在水平軌道上運動時的最大速度為270km/h，受到的阻力Ff與速度v滿足Ff＝kv，g取10m/s2。下列說法正確的是(

) A.該動車組以最大速度行駛時的牽引力為6.4×104N B.從題中給出的數(shù)據(jù)可算出k＝1.0×103N·s/m C.當(dāng)勻速行駛的速度為最大速度一半時，動車組受到的阻力為1.6×104N D.當(dāng)勻速行駛的速度為最大速度一半時，動車組的輸出功率為1200kW答案AD1.快艇在運動中受到的阻力與速度平方成正比(即f＝kv2)。若油箱中有20L燃油，當(dāng)快艇以10m/s勻速行駛時，還能行駛40km，假設(shè)快艇發(fā)動機的效率保持不變，則快艇以20m/s勻速行駛時，還能行駛(

) A.80km B.40km C.10km D.5km答案C2.動車組是幾節(jié)自帶動力的車輛(動車)加幾節(jié)不帶動力的車輛(拖車)編成一組，如圖16所示。假設(shè)動車組運行過程中受到的阻力與其所受重力成正比，每節(jié)動車與拖車的質(zhì)量都相等，每節(jié)動車的額定功率都