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：邵陽市二中 譚偉卿,2019屆高三物理第一輪復(fù)習(xí),第五章 機械能,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，就說力對物體做了功.,2、做功的兩個必要條件：,力和物體在力的方向上通過的位移。,3、功的物理意義（功能關(guān)系）：,做功的過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、物體的運動情況都無關(guān)。,5功的正負(fù)：,物體對地的位移,正功表示對物體做功的力為動力，負(fù)功表示對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,力對物體做正功,力對物體做負(fù)功，或者說物體克服這個力做了功,力對物體不做功,例1如圖所示，一輕繩的一端系在固定粗糙斜面上的O點，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動在此過程中() A斜面對小球的支持力做功 B重力對小球不做功 C繩的張力對小球不做功 D在任何一段時間內(nèi)，小 球克服摩擦力所做的功總是等于小球動能的減少量,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a的支持 力FN對a物體做功嗎？ (2)人造地球衛(wèi)星在橢 圓軌道上運行，由圖 乙中的a點運動到b點 的過程中，萬有引力是否做功？,支持力FN做負(fù)功,萬有引力做負(fù)功,(3)車M靜止在光滑水平軌道上，球m用細線懸掛在車上，由圖丙中的位置無初速度釋放，在球下擺過程中繩的拉力做功嗎？,繩的拉力對車做正功，對球做負(fù)功,小結(jié)：,判斷力對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)力和瞬時速度之間的夾角判斷，此法常用于判斷質(zhì)點做曲線運動時變力做的功夾角為銳角時力做正功，夾角為鈍角時力做負(fù)功，夾角為直角時力不做功,3依據(jù)能量變化

4、來判斷，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，則必有力對物體做功比如系統(tǒng)的機械能增加，說明力對系統(tǒng)做正功；如果系統(tǒng)的機械能減少，則說明力對系統(tǒng)做負(fù)功此法常用于兩個相聯(lián)系的物體之間的相互作用力做功的判斷,例3重球m用一條不可伸長的輕質(zhì)細線拴住后懸于O點，重球置于一個斜面不光滑的斜劈M上，用水平力F向左推動斜劈M在光滑水平桌面上由位置甲勻速向左移動到位置乙，在此過程中，正確的說法是： AM、m間的摩擦力對m不做功 BM、m間的摩擦力對m做負(fù)功 CF對M所做的功與m對 M所做的功的絕對值相等 DM、m間的彈力 對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于木板靜止在這一過程中，物塊的重力勢能增加了 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程中，以下判斷正確的是( ）,AFN 和 Ff 對物塊都不做功,BFN 對物塊做功為 2 J， Ff 對物塊不做功 CFN 對物塊不做功， Ff 對物塊做功為 2 J DFN 和 Ff 對物塊所做功的代數(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(也可計算恒力功),(2)當(dāng)變力的功率P一定時，可用WPt求功，如機車以恒定功率啟動時,(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，可先求出力對位移的平均值F ，再由WFlcos計算，如彈簧彈力做功,當(dāng)力的大小不變而方向始終與運動方向相同或相反時，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間相同）,(2)總功等于各力做功的代數(shù)和： 分別求出每一個力做的功： W1F1l1cos1， W2 F2l2cos2，W3F3l3cos3，再把各個力做的功求代數(shù)和，即：W總W1W2W3（一般用于各力分別作用或作用時間不同時）,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距離l，物體與斜面間動摩擦因數(shù)為且始終保持相對靜止，如圖所示求：,(1)m所受各力對它做的功各是多少？ (2)斜面對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時細繩與水平方向的夾角分別為1 和2，求繩的拉力對物體做的功,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動到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10 m/s2)求這一過程中：,(1)拉力F做的功 (2)重力

9、G做的功 (3)圓弧面對物體的支持力FN做的功 (4)圓弧面對物體的摩擦力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、長度為L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)放在木板上最左端，現(xiàn)用一水平恒力F作用在小物體上，使物體從靜止開始做勻加速直線運動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，木板運動的距離為x，則在此過程中摩擦力對物體做功和對木板做功分別為多少？,摩擦力對物體做功為Ff (Lx)，對木板做功為 Ff x,三、幾種力做功的特點分析：,重力的功：,思考：在我們所學(xué)的力中，哪些力做功與路徑無

10、 關(guān)？哪些與路徑有關(guān)？,重力、電場力、磁場力、萬有引力做功與路徑無關(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的始末位置的高度差有關(guān)，跟移動的路徑無關(guān)。,重力做功改變重力勢能； 電場力做功改變電勢能； 彈簧的彈力做功改變彈性勢能。,2、摩擦力做功的問題：,問題1：摩擦力對物體是否總是做負(fù)功？,問題2：一對相互作用的摩擦力對兩物體可以同時不做功、同時做正功、同時做負(fù)功嗎？,問題3：一對相互作用的摩擦力對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，保持相對靜止在外力作用下一起向右做勻加速直線運動移動距離S， 則摩擦力f1對A做功，f2對B做功。,W1=f1 S W

11、2= - f2 S W1 + W2= 0,正,負(fù),一對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)臺上，隨轉(zhuǎn)臺一起勻速轉(zhuǎn)動，小木塊受到的摩擦力對木塊做功為。,0,若小木塊隨轉(zhuǎn)臺一起加速轉(zhuǎn)動而沒有相對滑動，則小木塊受到的摩擦力對木塊做功為。,正,例3、始終做勻速運動的足夠長的水平傳送帶上輕輕放一個小木塊，小木塊受到的摩擦力對小木塊做 功。,開始物體在摩擦力的作用下做勻加速運動，摩擦力對物體做正功。,達到速度v后，物體不受摩擦力，做勻速運動，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物體上相對滑動，則f1對A做功，f2對B做功。,W1= - f1 S1,

12、W2= f2 S2,W1 + W2= f(S2 - S1 )= - f S,負(fù),正,一對滑動摩擦力做功的代數(shù)和為負(fù)值,摩擦生熱Q=fS相對,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作用下向右運動，則f1對A做功，f2對B做功為。,0,負(fù),這一對滑動摩擦力做功的代數(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)：,一對靜摩擦力要么同時不做功；要么一個做正功、則另一個必做負(fù)功；或者一個做負(fù)功、則另一個必做正功，其做功的代數(shù)和一定為零。,摩擦力做功特點：,一對滑動摩擦力要么同時做負(fù)功，要么一個做正功、另一個必做負(fù)功；若一個做負(fù)

13、功、另一個可以做負(fù)功、正功或不做功，其做功的代數(shù)和一定為負(fù)。,3、彈力做功的問題：,彈力對物體可以不做功，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能。,4、作用力和反作用力做功分析,一對作用力和反作用力可以同時做正功、同時做負(fù)功或同時不做功，也可以一個做正功、另一個做負(fù)功或不做功，還可以一個做負(fù)功、另一個做正功或不做功，其做功的代數(shù)和可以為正、為負(fù)，還可以為零。,練習(xí). 1、 下列說法正確的是： （ ） (A)一對摩擦力做的總功，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動，動能一定變化； (C)當(dāng)作用力作正功時，反作用力一定做負(fù)功； (D)當(dāng)作用力不作功時，

14、反作用力一定也不作功； (E)合外力對物體做功等于零，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，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由靜止釋放(繩開始時拉直)，則在兩小球向左下擺動時，下列說法正確的是 ( ),A.繩OA對A球做正功 B.繩AB對B球不做功 C.繩AB對A球做負(fù)功 D.繩AB對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通過鉸鏈用剛性輕桿連接。不計摩擦，a、b可視為質(zhì)點，重力加速度大小為g。則( ) A. a落地前，輕桿對b一直做正功 B. a落地時速度大小為 C. a下落過程中，其加速度大小始終不大于g D. a落地前，當(dāng)a的機械能最小時，b對地面的壓力大小為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計算式 (1)P ，P為時間t內(nèi)的 ,時間,快慢,快,慢,平均功率,(2)PFvcos,二、功率,4額定功率： 機械在

16、正常條件下可以 工作的 功率一般在機械的銘牌上標(biāo)明（機械的最大輸出功率）,5實際功率：機械 工作時輸出的功率要求小于等于額定功率,長時間,最大,實際,注意：發(fā)動機的功率是指發(fā)動機的牽引力的功率，而不是機車所受合力的功率 P=Fv F為機車牽引力,三、機車兩種啟動方式的比較 對機動車等交通工具，在啟動的時候，通常有兩種啟動方式，即以恒定功率啟動和以恒定加速度啟動現(xiàn)分析如下：,1、汽車以恒定的加速度啟動的過程分析:,2、汽車以恒定功率啟動的過程分析:,畫出P-t圖和v-t圖,特別提醒：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,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動，求運動的最大速度； (2)若汽車以0.5 m/s2的加速度勻加速運動，求其勻加速運動的最長時間,(1)10 m/s,(2)13.3 s,練習(xí)、汽車發(fā)動機的功率為60 kW，汽車的質(zhì)量為4 t，當(dāng)它行駛在坡度為0.02(sin0.02)的長直公路上時，如圖所示，所受摩擦阻力為車重的0.1倍(g10 m/s2)，求： (1)汽車所能達到的最大速度vm. (2)若汽車從靜止開始以0.6 m/s2的加速度做勻加速直線運動，則此過程能維持多長時間？,(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，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繩，木棒開始下落，同時猴子開始沿木棒向上爬設(shè)在一段時間內(nèi)木棒沿豎直方向下落，猴子對地的高度保持不變，忽略空氣阻力，則圖乙所示的四個圖象中能正確反映在這段時間內(nèi)猴子做 功的功率隨時間變化的關(guān)系是(),圖乙,圖甲,答案：B,例3、我國科學(xué)家正在研制航母艦載機使用的電磁彈射器.艦載機總質(zhì)量為3104kg,設(shè)起飛過程中發(fā)動機的推力恒為1.01