高考物理一輪復習 第五章第一節(jié) 功和功率課件 人教版

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1、第五章機械能第五章機械能 2014高考導航高考導航考綱展示考綱展示熱點視角熱點視角1.功、功率功、功率2.動能做功與動動能做功與動能改變的關(guān)系能改變的關(guān)系(動能動能定理定理)3.重力勢能重力重力勢能重力做功與重力勢能改做功與重力勢能改變的關(guān)系變的關(guān)系4.彈性勢能彈性勢能5.機械能守恒定律機械能守恒定律6.實驗六：驗證機實驗六：驗證機械能守恒定律械能守恒定律1.對基本概念的考查往往涉及對概念的對基本概念的考查往往涉及對概念的理解，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.動能定理是高考考查的重點，考查形動能定理是高考考查的重點，考查形式有選擇題，也有計算題計算題中式有選擇題，也有計算

2、題計算題中單純考查動能定理的題目較少，往往單純考查動能定理的題目較少，往往與其他知識綜合在一起考查與其他知識綜合在一起考查3.機械能守恒定律的考查往往出現(xiàn)在綜機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)常會涉及?？萍贾械膽?yīng)用，題目中經(jīng)常會涉及牛頓運動定律、平拋運動、圓周運動等頓運動定律、平拋運動、圓周運動等知識知識.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)梳理自學導引自學導引要點透析要點透析直擊高考直擊高考考點探究考點探究講練互動講練互動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)梳理自學導引自學導引一、功一、功1做功的兩個必要條件：做功的兩個必要條件：_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為物體對地的位移為物體對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力對物體做正功，另一個力做負功，這兩個力的方向一一個力對物體做正功，另一個力做負功，這兩個力的方向一定相反嗎？定相反嗎？提示：提示：不一定，這兩個力與不一定，這兩個力與v的夾角一個大于的夾角一個大于90，一個小，一個小于于90，但這兩個力的夾角不一定是，但這兩個力的夾角不一定是180.3功的正負判

4、斷功的正負判斷名師點撥：名師點撥：功是標量，正功表示對物體做功的力為動力功是標量，正功表示對物體做功的力為動力,負功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表示對物體做功的力為阻力，功的正負不表示功的大小夾角夾角功的正負功的正負090力對物體做正功力對物體做正功90180力對物體做負功，或者說物體克服力對物體做負功，或者說物體克服這個力做了功這個力做了功90力對物體不做功力對物體不做功比值比值快慢快慢平均平均平均平均瞬時瞬時正常工作正常工作實際工作實際工作小于或等于小于或等于要點透析要點透析直擊高考直擊高考一、判斷功正、負的方法一、判斷功正、負的方法1若物體做直線運動，依據(jù)力與位移

5、的夾角來判斷此法若物體做直線運動，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若物體做曲線運動，依據(jù)若物體做曲線運動，依據(jù)F與與v的方向夾角來判斷當?shù)姆较驃A角來判斷當090，力對物體做正功；，力對物體做正功；90180，力對物體，力對物體做負功；做負功；90，力對物體不做功，力對物體不做功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)系的物體做功此法常用于判斷兩個相聯(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，當況從能量轉(zhuǎn)化的角度看，當b沿弧面由靜止下滑時，沿弧面由靜止下滑時，a就由就由靜止開始向右運動，即靜止開始向右運動，即a的動能增大了，因此的動能增大了，因此b對對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)機械能守恒，組成的系統(tǒng)機械能守恒，a的機械能增加，的機械能增加，b的機械能一定減少，因此的機械能一定減少，因此a對對b的支持力對的支持力對b一定做了負功一定做了負功特別提醒：特別提醒：判斷力做功的正負問題，關(guān)鍵要明確哪個力做的判斷力做功的正負問題，關(guān)鍵要明確哪個力做的功，

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.即時應(yīng)用即時應(yīng)用 1人造地球衛(wèi)星在橢圓軌道上運行，由圖中的人造地球衛(wèi)星在橢圓軌道上運行，由圖中的a點點運動到運動到b點的過程中點的過程中()A萬有引力對衛(wèi)星做正功萬有引力對衛(wèi)星做正功B萬有引力對衛(wèi)星做負功萬有引力對衛(wèi)星做負功C萬有引力對衛(wèi)星先做正功，再做負功萬有引力對衛(wèi)星先做正功，再做負功D萬有引力對衛(wèi)星一直不做功萬有引力對衛(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衛(wèi)星做負功，故在此過程中萬有引力對衛(wèi)星做負功二、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算恒力及合外力做功的計算(1)恒力的功：直接用恒力的功：直接用WFscos計算計算(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過程中合力恒定與位移的夾角一般適用于整個過程中合力恒定不變的情況不變的情況分別求出每個力的功分別求出每個力的功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過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程中，某些力分階段作用的情況利用動能定理或功能關(guān)系求解利用動能

9、定理或功能關(guān)系求解2變力做功的計算變力做功的計算(1)用動能定理用動能定理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(也可計算恒力的功也可計算恒力的功)(2)當變力的功率當變力的功率P一定時，可用一定時，可用WPt求功，如機車以恒定功求功，如機車以恒定功率啟動時率啟動時(3)將變力做功轉(zhuǎn)化為恒力做功將變力做功轉(zhuǎn)化為恒力做功當力的大小不變，而方向始終與運動方向相同或相反時，這當力的大小不變，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)的乘積如滑動摩擦力做功、的乘積如滑動摩擦力做功、空氣

10、阻力做功等空氣阻力做功等即時應(yīng)用即時應(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時細繩與水平方向的夾角分別為時細繩與水平方向的夾角分別為1 和和2，求繩的拉力對物體，求繩的拉力對物體做的功做的功三、機車兩種啟動方式的比較三、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，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

11、以恒定功率啟動和以恒定加速度啟動現(xiàn)比較如下：即以恒定功率啟動和以恒定加速度啟動現(xiàn)比較如下：兩種方式兩種方式以恒定功率啟動以恒定功率啟動以恒定加速度啟動以恒定加速度啟動Pt圖和圖和vt圖圖即時應(yīng)用即時應(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動，求運動的最大速度；若汽車保持恒定功率運動，求運動的最大速度；(2)若汽車以若汽車以0.5 m/s2的加速度勻加速運動，求其勻加速運動的的加速度勻加速運動，求其勻加速運動的最長時間最長時間答案：答案：(1)10 m/s

12、(2)13.4 s考點探究考點探究講練互動講練互動例例1考點考點1功的分析與計算功的分析與計算 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，物體與斜面間的動摩擦因數(shù)為物體與斜面間的動摩擦因數(shù)為，現(xiàn)使斜面水平向左勻速移動，現(xiàn)使斜面水平向左勻速移動距離距離l.(1)摩擦力對物體做的功為摩擦力對物體做的功為(物體與斜面相對靜止物體與斜面相對靜止)()A0BmglcosCmglsincos Dmglsincos(2)斜面對物體的彈力做的功為斜面對物體的彈力做的功為()A0Bmglsincos2Cmglcos2Dmglsincos(3)重力對物體做的功為重力

13、對物體做的功為()A0 BmglCmgltan Dmglcos(4)斜面對物體做的功是多少斜面對物體做的功是多少?各力對物體所做的總功是多少各力對物體所做的總功是多少?【審題指導】【審題指導】解此題應(yīng)注意以下兩點：解此題應(yīng)注意以下兩點：(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)功的定義計算各力的功和總功根據(jù)功的定義計算各力的功和總功【解析】對物體進行受力分析如圖所示【解析】對物體進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物體有沿斜面下滑的趨勢, 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.由功的計算公式由功的計算公式WFlcos有有: (1)摩擦力摩擦力Ff對物體做功對物體做功 WFfFflcos(180)mglsincos，故，故C對對 (2)彈力彈力N對物體做功對物體做功 WFNFNlcos(90)mglsincos，故，故D對對 (3)重力重力G做功做功WGmglcos900，故，故A對對 (4)斜面對物體的作用力即斜面對物體的作用力即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.各力對物體所做的總功是求各力做功的代數(shù)各力對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考點考點2功率的分析和計算功率的分析和計算跳繩運動員質(zhì)量跳繩運動員質(zhì)量m50 kg,1 min跳跳N180次假設(shè)每次次假設(shè)每次跳躍中，腳與地面的接觸時間占跳躍一次所需時間的跳躍中，腳與地面的接觸時間占跳躍一次所需時間的2/5，試，試估算該運動員跳繩時克服重力做功的平均功率多大？估算該運動員跳繩時克服重力做功的平均功率多大？【思路點撥】【思路點撥】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，同時平均功率中應(yīng)明確時間是跳躍一次的時間，而不是克服重時平均功率中應(yīng)明確時間是跳躍一次的時間，而不是克服重力做功的時間力做功的時間【答案】【答案】75 W考點考點3機車啟動問題的計算機車啟動問題的計算汽車發(fā)動機的功率為汽車發(fā)動機的功率為60 kW，汽車的質(zhì)量為，汽車的質(zhì)量為4 t，當它行，當它行駛在坡度為駛在坡度為0.02(sin0.02)的長直公路上時，如圖所示，所受的長直公路上時，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)汽車所能達到的最大速度汽車所能達到的最大速度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動，的加速度做勻加速直線運動，則此過程能維持多長時間？則此過程能維持多長時間？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)】不管對哪種啟動方式，機動車的功率均是指不管對哪種啟動方式，機動車的功率均是指牽引力的功率，對啟動過程的分析也都是用分段分析法，并牽引力的功率，對啟動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動學公式相結(jié)合進行綜合分析有時且將牛頓第二定律和運動學公式相結(jié)合進行綜合分析有時也應(yīng)用動能定理求解也應(yīng)用動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緩慢運動動到到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的切線成，方向始終與物體在該點的切線成37角圓弧所對應(yīng)角圓弧所對應(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)圓弧面對物體的圓弧面對物體的支持力做的功支持力

19、做的功； (4)圓弧面對物體的圓弧面對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：說明運動過程中速度大小不變，可看成動態(tài)平衡；：說明運動過程中速度大小不變，可看成動態(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，：緩慢移動，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：當物體在微元法：當物體在變力的作用下做曲線運動時，若力的方向與物體運動的切線變力的作用下做曲線運動時，若力的方向與物體運動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，可用方向之間的夾角不變，且力與位移的方向同步變化時，可用微元法將曲線分成無限個小段，每一個小段可認為是恒力做微元法將曲線分成無限個小段，每一個小段可認為是恒力做功，總功即為各個小段做功的代數(shù)和功，總功即為各個小段做功的代數(shù)和.