高考物理一輪復(fù)習(xí) 第五章第一節(jié) 功和功率課件 人教版

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1、第五章機(jī)械能第五章機(jī)械能 2014高考導(dǎo)航高考導(dǎo)航考綱展示考綱展示熱點(diǎn)視角熱點(diǎn)視角1.功、功率功、功率2.動(dòng)能做功與動(dòng)動(dòng)能做功與動(dòng)能改變的關(guān)系能改變的關(guān)系(動(dòng)能動(dòng)能定理定理)3.重力勢(shì)能重力重力勢(shì)能重力做功與重力勢(shì)能改做功與重力勢(shì)能改變的關(guān)系變的關(guān)系4.彈性勢(shì)能彈性勢(shì)能5.機(jī)械能守恒定律機(jī)械能守恒定律6.實(shí)驗(yàn)六：驗(yàn)證機(jī)實(shí)驗(yàn)六：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律械能守恒定律1.對(duì)基本概念的考查往往涉及對(duì)概念的對(duì)基本概念的考查往往涉及對(duì)概念的理解，一般以選擇題的形式出現(xiàn)理解，一般以選擇題的形式出現(xiàn)2.動(dòng)能定理是高考考查的重點(diǎn)，考查形動(dòng)能定理是高考考查的重點(diǎn)，考查形式有選擇題，也有計(jì)算題計(jì)算題中式有選擇題，也有計(jì)算

2、題計(jì)算題中單純考查動(dòng)能定理的題目較少，往往單純考查動(dòng)能定理的題目較少，往往與其他知識(shí)綜合在一起考查與其他知識(shí)綜合在一起考查3.機(jī)械能守恒定律的考查往往出現(xiàn)在綜機(jī)械能守恒定律的考查往往出現(xiàn)在綜合題中，主要考查其在生產(chǎn)、生活和合題中，主要考查其在生產(chǎn)、生活和科技中的應(yīng)用，題目中經(jīng)常會(huì)涉及?？萍贾械膽?yīng)用，題目中經(jīng)常會(huì)涉及牛頓運(yùn)動(dòng)定律、平拋運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)等頓運(yùn)動(dòng)定律、平拋運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)等知識(shí)知識(shí).第一節(jié)功和功率第一節(jié)功和功率本節(jié)目錄本節(jié)目錄基礎(chǔ)梳理基礎(chǔ)梳理自學(xué)導(dǎo)引自學(xué)導(dǎo)引要點(diǎn)透析要點(diǎn)透析直擊高考直擊高考考點(diǎn)探究考點(diǎn)探究講練互動(dòng)講練互動(dòng)知能演練知能演練輕巧奪冠輕巧奪冠技法提煉技法提煉思維升華思維升華基礎(chǔ)

3、梳理基礎(chǔ)梳理自學(xué)導(dǎo)引自學(xué)導(dǎo)引一、功一、功1做功的兩個(gè)必要條件：做功的兩個(gè)必要條件：_和物體在力的方向上發(fā)生的和物體在力的方向上發(fā)生的_2公式：公式：W_.適用于適用于_做功其中做功其中為為F、s方向間夾角，方向間夾角，s為物體對(duì)地的位移為物體對(duì)地的位移力力位移位移Fscos恒力恒力思考感悟思考感悟一個(gè)力對(duì)物體做正功，另一個(gè)力做負(fù)功，這兩個(gè)力的方向一一個(gè)力對(duì)物體做正功，另一個(gè)力做負(fù)功，這兩個(gè)力的方向一定相反嗎？定相反嗎？提示：提示：不一定，這兩個(gè)力與不一定，這兩個(gè)力與v的夾角一個(gè)大于的夾角一個(gè)大于90，一個(gè)小，一個(gè)小于于90，但這兩個(gè)力的夾角不一定是，但這兩個(gè)力的夾角不一定是180.3功的正負(fù)判

4、斷功的正負(fù)判斷名師點(diǎn)撥：名師點(diǎn)撥：功是標(biāo)量，正功表示對(duì)物體做功的力為動(dòng)力功是標(biāo)量，正功表示對(duì)物體做功的力為動(dòng)力,負(fù)功負(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)不表示功的大小夾角夾角功的正負(fù)功的正負(fù)090力對(duì)物體做正功力對(duì)物體做正功90180力對(duì)物體做負(fù)功，或者說物體克服力對(duì)物體做負(fù)功，或者說物體克服這個(gè)力做了功這個(gè)力做了功90力對(duì)物體不做功力對(duì)物體不做功比值比值快慢快慢平均平均平均平均瞬時(shí)瞬時(shí)正常工作正常工作實(shí)際工作實(shí)際工作小于或等于小于或等于要點(diǎn)透析要點(diǎn)透析直擊高考直擊高考一、判斷功正、負(fù)的方法一、判斷功正、負(fù)的方法1若物體做直線運(yùn)動(dòng)，依據(jù)力與位移

5、的夾角來判斷此法若物體做直線運(yùn)動(dòng)，依據(jù)力與位移的夾角來判斷此法常用于恒力做功的判斷常用于恒力做功的判斷2若物體做曲線運(yùn)動(dòng)，依據(jù)若物體做曲線運(yùn)動(dòng)，依據(jù)F與與v的方向夾角來判斷當(dāng)?shù)姆较驃A角來判斷當(dāng)090，力對(duì)物體做正功；，力對(duì)物體做正功；90180，力對(duì)物體，力對(duì)物體做負(fù)功；做負(fù)功；90，力對(duì)物體不做功，力對(duì)物體不做功3從能量的轉(zhuǎn)化角度來進(jìn)行判斷若有能量轉(zhuǎn)化，則應(yīng)有力從能量的轉(zhuǎn)化角度來進(jìn)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(gè)相聯(lián)系的物體做功此法常用于判斷兩個(gè)相聯(lián)系的物體舉例：如圖所示，弧面體舉例：如圖所示，弧面體a放在光滑水平面上，弧面光滑，使放在光滑水平面上，弧面光滑，使物體物體b自

6、弧面的頂端自由下滑，試判定自弧面的頂端自由下滑，試判定a、b間彈力做功的情間彈力做功的情況從能量轉(zhuǎn)化的角度看，當(dāng)況從能量轉(zhuǎn)化的角度看，當(dāng)b沿弧面由靜止下滑時(shí)，沿弧面由靜止下滑時(shí)，a就由就由靜止開始向右運(yùn)動(dòng)，即靜止開始向右運(yùn)動(dòng)，即a的動(dòng)能增大了，因此的動(dòng)能增大了，因此b對(duì)對(duì)a的彈力做了的彈力做了正功由于正功由于a和和b組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，a的機(jī)械能增加，的機(jī)械能增加，b的機(jī)械能一定減少，因此的機(jī)械能一定減少，因此a對(duì)對(duì)b的支持力對(duì)的支持力對(duì)b一定做了負(fù)功一定做了負(fù)功特別提醒：特別提醒：判斷力做功的正負(fù)問題，關(guān)鍵要明確哪個(gè)力做的判斷力做功的正負(fù)問題，關(guān)鍵要明確哪個(gè)力做的功，

7、應(yīng)根據(jù)具體問題選擇合適的方法功，應(yīng)根據(jù)具體問題選擇合適的方法.即時(shí)應(yīng)用即時(shí)應(yīng)用 1人造地球衛(wèi)星在橢圓軌道上運(yùn)行，由圖中的人造地球衛(wèi)星在橢圓軌道上運(yùn)行，由圖中的a點(diǎn)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的過程中點(diǎn)的過程中()A萬有引力對(duì)衛(wèi)星做正功萬有引力對(duì)衛(wèi)星做正功B萬有引力對(duì)衛(wèi)星做負(fù)功萬有引力對(duì)衛(wèi)星做負(fù)功C萬有引力對(duì)衛(wèi)星先做正功，再做負(fù)功萬有引力對(duì)衛(wèi)星先做正功，再做負(fù)功D萬有引力對(duì)衛(wèi)星一直不做功萬有引力對(duì)衛(wèi)星一直不做功解析：選解析：選B.由于題圖中萬有引力與速度方向夾角始終大于由于題圖中萬有引力與速度方向夾角始終大于90，故在此過程中萬有引力對(duì)衛(wèi)星做負(fù)功，故在此過程中萬有引力對(duì)衛(wèi)星做負(fù)功二、求功的幾種方法二、求功

8、的幾種方法1恒力及合外力做功的計(jì)算恒力及合外力做功的計(jì)算(1)恒力的功：直接用恒力的功：直接用WFscos計(jì)算計(jì)算(2)合外力的功合外力的功先求合外力先求合外力F合合，再應(yīng)用公式，再應(yīng)用公式W合合F合合scos求功，其中求功，其中為合力為合力F合合與位移的夾角一般適用于整個(gè)過程中合力恒定與位移的夾角一般適用于整個(gè)過程中合力恒定不變的情況不變的情況分別求出每個(gè)力的功分別求出每個(gè)力的功W1、W2、W3，再應(yīng)用，再應(yīng)用W合合W1W2W3求合外力的功這種方法一般適用于在整個(gè)過求合外力的功這種方法一般適用于在整個(gè)過程中，某些力分階段作用的情況程中，某些力分階段作用的情況利用動(dòng)能定理或功能關(guān)系求解利用動(dòng)能

9、定理或功能關(guān)系求解2變力做功的計(jì)算變力做功的計(jì)算(1)用動(dòng)能定理用動(dòng)能定理WEk或功能關(guān)系或功能關(guān)系WE，即用能量的增量等，即用能量的增量等效代換變力所做的功效代換變力所做的功(也可計(jì)算恒力的功也可計(jì)算恒力的功)(2)當(dāng)變力的功率當(dāng)變力的功率P一定時(shí)，可用一定時(shí)，可用WPt求功，如機(jī)車以恒定功求功，如機(jī)車以恒定功率啟動(dòng)時(shí)率啟動(dòng)時(shí)(3)將變力做功轉(zhuǎn)化為恒力做功將變力做功轉(zhuǎn)化為恒力做功當(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)，這類力的功等于力和路程類力的功等于力和路程(不是位移不是位移)的乘積如滑動(dòng)摩擦力做功、的乘積如滑動(dòng)摩擦力做功、空氣

10、阻力做功等空氣阻力做功等即時(shí)應(yīng)用即時(shí)應(yīng)用 2如圖所示，用恒力如圖所示，用恒力F通過光滑的定滑輪把靜止通過光滑的定滑輪把靜止在水平面上的物體在水平面上的物體(大小可忽略大小可忽略)從位置從位置A拉到位置拉到位置B，物體的，物體的質(zhì)量為質(zhì)量為m，定滑輪離水平地面的高度為，定滑輪離水平地面的高度為h，物體在位置，物體在位置A、B時(shí)細(xì)繩與水平方向的夾角分別為時(shí)細(xì)繩與水平方向的夾角分別為1 和和2，求繩的拉力對(duì)物體，求繩的拉力對(duì)物體做的功做的功三、機(jī)車兩種啟動(dòng)方式的比較三、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，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

11、以恒定功率啟動(dòng)和以恒定加速度啟動(dòng)現(xiàn)比較如下：即以恒定功率啟動(dòng)和以恒定加速度啟動(dòng)現(xiàn)比較如下：兩種方式兩種方式以恒定功率啟動(dòng)以恒定功率啟動(dòng)以恒定加速度啟動(dòng)以恒定加速度啟動(dòng)Pt圖和圖和vt圖圖即時(shí)應(yīng)用即時(shí)應(yīng)用 3一汽車額定功率為一汽車額定功率為100 kW，質(zhì)量為，質(zhì)量為1.0104 kg，設(shè)阻力恒為車重的設(shè)阻力恒為車重的0.1倍，倍，g取取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；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)的的加速度勻加速運(yùn)動(dòng)，求其勻加速運(yùn)動(dòng)的最長時(shí)間最長時(shí)間答案：答案：(1)10 m/s

12、(2)13.4 s考點(diǎn)探究考點(diǎn)探究講練互動(dòng)講練互動(dòng)例例1考點(diǎn)考點(diǎn)1功的分析與計(jì)算功的分析與計(jì)算 如圖所示，質(zhì)量為如圖所示，質(zhì)量為m的物體靜止在傾角為的物體靜止在傾角為的斜面上，的斜面上，物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，現(xiàn)使斜面水平向左勻速移動(dòng)，現(xiàn)使斜面水平向左勻速移動(dòng)距離距離l.(1)摩擦力對(duì)物體做的功為摩擦力對(duì)物體做的功為(物體與斜面相對(duì)靜止物體與斜面相對(duì)靜止)()A0BmglcosCmglsincos Dmglsincos(2)斜面對(duì)物體的彈力做的功為斜面對(duì)物體的彈力做的功為()A0Bmglsincos2Cmglcos2Dmglsincos(3)重力對(duì)物體做的功為重力

13、對(duì)物體做的功為()A0 BmglCmgltan Dmglcos(4)斜面對(duì)物體做的功是多少斜面對(duì)物體做的功是多少?各力對(duì)物體所做的總功是多少各力對(duì)物體所做的總功是多少?【審題指導(dǎo)】【審題指導(dǎo)】解此題應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：解此題應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：(1)通過受力分析判斷是恒力做功通過受力分析判斷是恒力做功(2)根據(jù)功的定義計(jì)算各力的功和總功根據(jù)功的定義計(jì)算各力的功和總功【解析】對(duì)物體進(jìn)行受力分析如圖所示【解析】對(duì)物體進(jìn)行受力分析如圖所示,物體物體m受到重力受到重力mg、摩擦力、摩擦力Ff和支持力和支持力FN的作用的作用,物體有沿斜面下滑的趨勢(shì)物體有沿斜面下滑的趨勢(shì), Ff為靜摩擦力為靜摩擦力,位移位移l的

14、方向與速度的方向與速度v的方向相同的方向相同.據(jù)物體的平衡條據(jù)物體的平衡條件有件有Ffmgsin,FNmgcos.由功的計(jì)算公式由功的計(jì)算公式WFlcos有有: (1)摩擦力摩擦力Ff對(duì)物體做功對(duì)物體做功 WFfFflcos(180)mglsincos，故，故C對(duì)對(duì) (2)彈力彈力N對(duì)物體做功對(duì)物體做功 WFNFNlcos(90)mglsincos，故，故D對(duì)對(duì) (3)重力重力G做功做功WGmglcos900，故，故A對(duì)對(duì) (4)斜面對(duì)物體的作用力即斜面對(duì)物體的作用力即FN和和Ff的合力，方向豎直向上，的合力，方向豎直向上，大小等于大小等于mg(物體處于平衡狀態(tài)物體處于平衡狀態(tài))，則，則W斜斜

15、F合合lcos90mglcos900.各力對(duì)物體所做的總功是求各力做功的代數(shù)各力對(duì)物體所做的總功是求各力做功的代數(shù)和和,即即W總總WFfWFNWG0. 【答案】【答案】(1)C(2)D(3)A(4)00例例2考點(diǎn)考點(diǎn)2功率的分析和計(jì)算功率的分析和計(jì)算跳繩運(yùn)動(dòng)員質(zhì)量跳繩運(yùn)動(dòng)員質(zhì)量m50 kg,1 min跳跳N180次假設(shè)每次次假設(shè)每次跳躍中，腳與地面的接觸時(shí)間占跳躍一次所需時(shí)間的跳躍中，腳與地面的接觸時(shí)間占跳躍一次所需時(shí)間的2/5，試，試估算該運(yùn)動(dòng)員跳繩時(shí)克服重力做功的平均功率多大？估算該運(yùn)動(dòng)員跳繩時(shí)克服重力做功的平均功率多大？【思路點(diǎn)撥】【思路點(diǎn)撥】克服重力做功，應(yīng)判斷物體上升的高度，同克服重

16、力做功，應(yīng)判斷物體上升的高度，同時(shí)平均功率中應(yīng)明確時(shí)間是跳躍一次的時(shí)間，而不是克服重時(shí)平均功率中應(yīng)明確時(shí)間是跳躍一次的時(shí)間，而不是克服重力做功的時(shí)間力做功的時(shí)間【答案】【答案】75 W考點(diǎn)考點(diǎn)3機(jī)車啟動(dòng)問題的計(jì)算機(jī)車啟動(dòng)問題的計(jì)算汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的功率為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的功率為60 kW，汽車的質(zhì)量為，汽車的質(zhì)量為4 t，當(dāng)它行，當(dāng)它行駛在坡度為駛在坡度為0.02(sin0.02)的長直公路上時(shí)，如圖所示，所受的長直公路上時(shí)，如圖所示，所受摩擦阻力為車重的摩擦阻力為車重的0.1倍倍(g10 m/s2)，求：，求：(1)汽車所能達(dá)到的最大速度汽車所能達(dá)到的最大速度vm.(2)若汽車從靜止開始以若汽車從靜止開

17、始以0.6 m/s2的加速度做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，的加速度做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則此過程能維持多長時(shí)間？則此過程能維持多長時(shí)間？例例3【答案】見解析【答案】見解析【規(guī)律總結(jié)】【規(guī)律總結(jié)】不管對(duì)哪種啟動(dòng)方式，機(jī)動(dòng)車的功率均是指不管對(duì)哪種啟動(dòng)方式，機(jī)動(dòng)車的功率均是指牽引力的功率，對(duì)啟動(dòng)過程的分析也都是用分段分析法，并牽引力的功率，對(duì)啟動(dòng)過程的分析也都是用分段分析法，并且將牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式相結(jié)合進(jìn)行綜合分析有時(shí)且將牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式相結(jié)合進(jìn)行綜合分析有時(shí)也應(yīng)用動(dòng)能定理求解也應(yīng)用動(dòng)能定理求解技法提煉技法提煉思維升華思維升華方法技巧方法技巧求變力做功的幾種方法求變力做功的幾種方法 【范例】【范例】

18、(12分分)如圖所示，一質(zhì)量為如圖所示，一質(zhì)量為m2.0 kg的物體從的物體從半徑為半徑為R5.0 m的圓弧的的圓弧的A端，在拉力作用下沿圓弧端，在拉力作用下沿圓弧緩慢運(yùn)緩慢運(yùn)動(dòng)動(dòng)到到B端端(圓弧圓弧AB在豎直平面內(nèi)在豎直平面內(nèi))拉力拉力F大小不變大小不變，始，始終為終為15 N，方向始終與物體在該點(diǎn)的切線成，方向始終與物體在該點(diǎn)的切線成37角圓弧所對(duì)應(yīng)角圓弧所對(duì)應(yīng)的的 圓心角為圓心角為60，BO邊為豎直方向，邊為豎直方向，g取取10 m/s2.求這一過程求這一過程中中: (1)拉力拉力F做的功；做的功； (2)重力重力mg做的功；做的功； (3)圓弧面對(duì)物體的圓弧面對(duì)物體的支持力做的功支持力

19、做的功； (4)圓弧面對(duì)物體的圓弧面對(duì)物體的摩擦力做的功摩擦力做的功.尋規(guī)探法尋規(guī)探法批注批注：說明運(yùn)動(dòng)過程中速度大小不變，可看成動(dòng)態(tài)平衡；：說明運(yùn)動(dòng)過程中速度大小不變，可看成動(dòng)態(tài)平衡；批注批注：F的大小雖不變但方向變化，做功情況為變力做功；的大小雖不變但方向變化，做功情況為變力做功；批注批注：緩慢移動(dòng)，：緩慢移動(dòng)，F(xiàn)不變，支持力發(fā)生變化，但支持力的方不變，支持力發(fā)生變化，但支持力的方向始終與速度方向垂直；向始終與速度方向垂直；批注批注：摩擦力大小方向均發(fā)生變化，做功情況屬變力做功：摩擦力大小方向均發(fā)生變化，做功情況屬變力做功【答案】【答案】(1)62.8 J(2)50 J(3)0(4)12.8 J【方法提煉】【方法提煉】求變力做功的幾種方法求變力做功的幾種方法,1.微元法：當(dāng)物體在微元法：當(dāng)物體在變力的作用下做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，若力的方向與物體運(yùn)動(dòng)的切線變力的作用下做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，若力的方向與物體運(yùn)動(dòng)的切線方向之間的夾角不變，且力與位移的方向同步變化時(shí)，可用方向之間的夾角不變，且力與位移的方向同步變化時(shí)，可用微元法將曲線分成無限個(gè)小段，每一個(gè)小段可認(rèn)為是恒力做微元法將曲線分成無限個(gè)小段，每一個(gè)小段可認(rèn)為是恒力做功，總功即為各個(gè)小段做功的代數(shù)和功，總功即為各個(gè)小段做功的代數(shù)和.