（浙江選考）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第11講 功 功率課件.ppt

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1、第11講功功率,一 功,二 功率,教材研讀,突破一 正、負(fù)功的判斷方法,突破二 功的計算,突破三 功率的計算,重難突破,突破四 機車的兩種啟動過程,一、功,教材研讀,1.做功的兩個要素:力和物體在力的方向上發(fā)生的位移。 2.功的公式:W=Fl cos ,其中F是恒力,為力F的方向與位移l的方向的夾角;該公式適用于恒力做功。,3.物體做正、負(fù)功的判斷,二、功率,1.定義:功與完成這些功所用時間的比值。 2.物理意義:描述力對物體做功的快慢。,3.公式 (1)P=,這是物體在t時間內(nèi)所做功W的平均功率。 (2)P=Fv cos ,若v是瞬時速度,則P是瞬時功率;若v是平均速度,則P是平均功率。是F

2、方向與v方向的夾角。 4.額定功率和實際功率 (1)額定功率:機器長時間正常工作而不損壞的最大輸出功率。 (2)實際功率:機器實際工作時的輸出功率。一般小于或等于額定功率。,1.判斷下列說法正誤: (1)物體受力的同時又有位移發(fā)生,則力一定對物體做功。() (2)滑動摩擦力一定對物體做負(fù)功。() (3)汽車功率P=Fv中的F指汽車所受的合外力。() (4)汽車上坡時,司機換擋,其目的是減小速度,得到較大的牽引力。() (5)以恒定功率啟動的機車,在加速過程中發(fā)動機做的功可用公式W=Pt計算。(),2.圖甲為一女士站在臺階式自動扶梯上勻速上樓(忽略扶梯對手的作用),圖乙為一男士站在履帶式自動扶梯

3、上勻速上樓,兩人相對扶梯均靜止,下列關(guān)于力做功判斷正確的是(A) A.甲圖中支持力對人做正功 B.甲圖中摩擦力對人做負(fù)功 C.乙圖中支持力對人做正功 D.乙圖中摩擦力對人做負(fù)功,3.如圖所示,一物體分別沿斜面AO和BO由靜止滑下,物體與斜面間的動摩擦因數(shù)相同,若斜面保持靜止,物體克服滑動摩擦力做的功分別為W1和W2,則兩個功的大小關(guān)系正確的是(B) A.W1W2B.W1=W2 C.W1W2D.無法比較,突破一正、負(fù)功的判斷方法,重難突破,判斷力是否做功及做正、負(fù)功的方法,典例1如圖所示,甲、乙兩物體之間存在相互作用的滑動摩擦力,甲對乙的滑動摩擦力對乙做了負(fù)功,則乙對甲的滑動摩擦力對甲(A) A

4、.可能做正功,也可能做負(fù)功,也可能不做功 B.可能做正功,也可能做負(fù)功,但不可能不做功 C.可能做正功,也可能不做功,但不可能做負(fù)功 D.可能做負(fù)功,也可能不做功,但不可能做正功,解析若甲固定不動,乙在甲表面滑動,則乙對甲的滑動摩擦力對甲不做功;若乙向右運動的同時甲向左運動,則乙對甲的滑動摩擦力對甲做負(fù)功;若水平地面光滑,靜止的甲在乙的滑動摩擦力帶動下做加速運動,則乙對甲的滑動摩擦力對甲做正功,所以只有選項A正確。,1-1質(zhì)量為m的物體置于傾角為的斜面上,物體和斜面間的動摩擦因數(shù)為,在外力作用下斜面以加速度a向左做勻加速直線運動,如圖所示,運動過程中物體與斜面之間保持相對靜止,則下列說法錯誤的

5、是 (B) A.斜面對物體的支持力一定做正功 B.斜面對物體的摩擦力一定做正功 C.斜面對物體的摩擦力可能不做功 D.斜面對物體的摩擦力可能做負(fù)功,解析物體所受的支持力始終垂直于斜面向上,由于位移方向水平向左,則力與位移方向之間的夾角為銳角,因此支持力一定做正功,選項A正確。摩擦力做功有三種情況:當(dāng)加速度a=g tan 時,物體所受的摩擦力為零,摩擦力不做功;當(dāng)加速度ag tan 時,物體所受的摩擦力沿斜面向下,摩擦力做正功;當(dāng)加速度ag tan 時,物體所受的摩擦力沿斜面向上,摩擦力做負(fù)功,故選項B錯誤,C、D正確。,1-2(多選)如圖所示,質(zhì)量為m的物體置于傾角為的斜面體上,物體與斜面間的

6、動摩擦因數(shù)為,在外力作用下,斜面體以加速度a沿水平方向向左做勻加速運動,運動中物體與斜面體相對靜止。則關(guān)于斜面對物體的支持力和摩擦力的下列說法中正確的是(ACD) A.支持力一定做正功 B.摩擦力一定做正功 C.摩擦力可能不做功 D.摩擦力可能做負(fù)功,解析支持力方向垂直斜面向上,故支持力一定做正功。而摩擦力是否存在需要討論,若摩擦力恰好為零,物體只受重力和支持力,如圖所示,此時加速度a=g tan ,若ag tan ,摩擦力沿斜面向下,摩擦力與位移夾角小于90,則做正功;若ag tan ,摩擦力沿斜面向上,摩擦力與位移夾角大于90,則做負(fù)功。綜上所述,A、C、D正確,B錯誤。,突破二功的計算,

7、1.恒力做的功的計算可用公式W=Fl cos (l指力的作用點相對地的位移),也可用動能定理。,2.求變力做的功,常見的方法有下面幾種: (1)如果力是均勻變化的,可用求平均力的方法將變力轉(zhuǎn)化為恒力,再用W=Fl cos 計算。,(2)滑動摩擦力、空氣阻力等力,這類力(大小不變時)做的功等于力和路程(不是位移)的乘積。 (3)根據(jù)功和能的關(guān)系求變力做的功。如根據(jù)勢能的變化求對應(yīng)的力做的功,根據(jù)動能定理求變力做的功等。 (4)根據(jù)功率恒定,求變力做的功,W=Pt。 (5)作出變力F隨位移變化的圖像,圖線與位移軸所圍“面積”即變力做的功。,解析小球從開始運動到停止的過程中,下降的高度為:h=l(1

8、-cos ),所以小球的重力對小球做功WG=mgl(1-cos ),故選項A正確;初、末動能都為0,根據(jù)動能定理,小球從開始運動到停止的過程中小球受到的合外力做功為0,空氣的阻力對小球做功Wf=-WG=-mgl(1-cos ),故選項B、C錯誤;由于細(xì)線的拉力始終與小球運動的方向垂直,所以細(xì)線的拉力不做功,細(xì)線的拉力做功的功率為0,故選項D錯誤。,方法總結(jié) 1.恒力做功的計算思路,2.計算功的大小的兩點技巧 (1)在求功時,要區(qū)分是求某個力做的功還是合力做的功,是求恒力做的功還是變力做的功。 (2)恒力做功與物體的實際路徑無關(guān),等于力與物體在力方向上的位移的乘積,或等于位移與在位移方向上的力的

9、乘積。,2-1如圖所示,質(zhì)量為M、長度為L的木板放在光滑的水平地面上,在木板的右端放置質(zhì)量為m的小木塊,用一根不可伸長的輕繩通過光滑的定滑輪分別與木塊、木板連接,木塊與木板間的動摩擦因數(shù)為,開始時木塊和木板靜止,現(xiàn)用水平向右的拉力F作用在木板上,將木塊拉向木板左端的過程中,拉力至少做功為(D) A.2mgLB.mgLC.(M+m)gLD.mgL,解析拉力做功最小時,木塊應(yīng)做勻速運動,對木塊受力分析,由平衡條件可得FT=mg。對木板受力分析,由平衡條件可得F=FT+mg,又因當(dāng)木塊從木板右端拉向左端的過程中,木板向右移動的位移l=,故拉力F所 做的功W=Fl=mgL,D正確。,2-2(2017浙

10、江11月選考,10,3分)如圖所示,質(zhì)量為60 kg的某運動員在做俯臥撐運動,運動過程中可將她的身體視為一根直棒。已知重心在c點,其垂線與腳、兩手連線中點間的距離oa、ob分別為0.9 m和0.6 m。若她在1 min內(nèi)做了30個俯臥撐,每次肩部上升的距離均為0.4 m,則克服重力做的功和相應(yīng)的功率約為(g取10 m/s2)(B) A.430 J,7 WB.4 300 J,70 W C.720 J,12 WD.7 200 J,120 W,解析根據(jù)相似三角形,每次俯臥撐中,重心變化的高度h滿足= ,即h=0.24 m。一次俯臥撐中,克服重力做功W=mgh=60100.24 J=144 J,所以一

11、分鐘內(nèi)克服重力做的總功為W總=nW=4 320 J,功率P= =72 W,答案為B。,解析雖然拉力方向時刻改變,但力與運動方向始終一致,用微元法,在很小的一段位移內(nèi)可以看成恒力,小球的路程為R+,則拉力做的功 為FR,故C正確。,典例3如圖所示,小物塊甲從豎直固定的光滑圓弧軌道頂端由靜止 滑下,軌道半徑為R,圓弧底端切線水平。小物塊乙從高為R的光滑斜面頂端由靜止滑下。下列判斷正確的是(D) A.兩物塊到達底端時速度相同 B.兩物塊運動到底端的過程中重力做功相同 C.兩物塊到達底端時動能相同 D.兩物塊到達底端時,乙的重力做功的瞬時功率大于甲的重力做功的瞬時功率,解析兩物塊下落的高度相同,根據(jù)動

12、能定理,有mgR=mv2,解得v= ,可知兩物塊到達底端時的速度大小相等,但方向不同,A錯誤;兩物 塊的質(zhì)量大小關(guān)系不確定,故無法判斷兩物塊運動到底端時重力做的功及動能是否相同,B、C錯誤;在底端時,甲物塊重力做功的瞬時功率為零,乙物塊重力做功的瞬時功率大于零,故D正確。,3-1中國版“野牛”級重型氣墊船,質(zhì)量達540噸,裝有額定輸出功率為 8 700 kW的大功率燃?xì)廨啓C,最高速度為108 km/h。假設(shè)氣墊船航行過程所受的阻力Ff與速度v成正比,即Ff=kv。則下列說法正確的是(C) A.該氣墊船的最大牽引力為2.9105 N B.從題中給出的數(shù)據(jù),無法計算k值 C.在額定輸出功率下以最高

13、時速航行時, 氣墊船所受的阻力為2.9105 N D.以最高時速一半的速度勻速航行時,氣墊船發(fā)動機的輸出功率為4 350 kW,解析在額定輸出功率下以最高時速航行時,vm=108 km/h=30 m/s,根據(jù)P=Fv得：F= N=2.9105 N,此時勻速運動,則f=F=2.9105 N,若以恒定牽引力啟動時,開始的牽引力大于勻速運動的牽引力,所以最大牽引力大于2.9105 N,故C正確,A錯誤;根據(jù)f=kv得:k=9.67103 Ns/m,故B錯誤;以最高時速一半的速度勻速航行時,F=f=k=9.67103 N=1.45105 N,則P=Fv=1.4510515 kW=2 175 kW,故D

14、錯誤。,3-2起重機的鋼索將重物由地面吊到空中某個高度,其v-t圖像如圖所示,則鋼索拉力的功率隨時間變化的圖像可能是(B),解析在0t1時間內(nèi),重物加速上升,設(shè)加速度為a1,則根據(jù)牛頓第二定律可得鋼索的拉力F1=mg+ma1,速度v1=a1t,所以拉力的功率為:P1=m(a1+g)a1t。在t1t2時間內(nèi),重物勻速上升,拉力F2=mg,速度v2=a1t1,所以拉力的功率為:P2=mga1t1。在t2t3時間內(nèi),重物減速上升,設(shè)加速度大小為a2,則根據(jù)牛頓第二定律可得鋼索的拉力F3=mg-ma2,速度v3=a1t1-a2t,所以拉力的功率為:P3=m(g-a2)(a1t1-a2t)。綜上所述,只

15、有B選項正確。,3-3如圖所示,重物質(zhì)量為1 kg,動滑輪質(zhì)量不計,豎直向上拉動細(xì)繩,使重物從靜止開始以5 m/s2的加速度上升,取g=10 m/s2,則拉力F在1 s末的瞬時功率為(A) A.75 WB.37.5 WC.12.5 WD.15 W,解析由牛頓第二定律求出力F的大小,2F-mg=ma,解得F=7.5 N;1 s末重物上升的速度為5 m/s,因施力端的速度為重物上升速度的2倍,故施力端的速度為10 m/s,所以力F在1 s末的瞬時功率為P=Fv=7.510 W=75 W。選項A正確。,突破四機車的兩種啟動過程,4-1質(zhì)量為m的汽車,啟動后沿平直路面行駛,如果發(fā)動機的功率恒為P,且行駛過程中受到的摩擦阻力大小一定,汽車速度能夠達到的最大值為v,那么當(dāng)汽車的車速為時,汽車的瞬時加速度的大小為(C) A.B.C.D.,解析當(dāng)汽車牽引力等于阻力時,速度最大,則阻力Ff=,當(dāng)速度為時, 牽引力F=,由牛頓第二定律得F-Ff=ma,解得a=,選項C正確。,