高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題2 第1課 功、功率、能量課件.ppt

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第1課功 功率 能量 題型一 功 功率 例1 2015 西安模擬 質(zhì)量為m 2kg的物體沿水平面向右做直線運(yùn)動 t 0時刻受到一個水平向左的恒力F 如圖甲所示 此后物體的vt圖象如圖乙所示 取水平向右為正方向 g取10m s2 則 A 物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為 0 5B 10s末恒力F的瞬時功率為6WC 10s末物體在計(jì)時起點(diǎn)左側(cè)2m處D 10s內(nèi)物體克服摩擦力做功34J 解析 由題圖乙知前后兩段時間內(nèi)物體加速度的大小分別為a1 2m s2 a2 1m s2 由牛頓第二定律知F mg ma1 F mg ma2 聯(lián)立得F 3N 0 05 A錯誤 10s末恒力F的瞬時功率為P Fv 18W B錯誤 由速度圖象與坐標(biāo)軸所圍面積的物理意義知 10s內(nèi)物體的位移x 2m 即在計(jì)時起點(diǎn)左側(cè)2m處 C正確 10s內(nèi)物體的路程為s 34m 即10s內(nèi)物體克服摩擦力所做的功W mgs 0 05 2 10 34J 34J D正確 答案 CD 方法點(diǎn)撥 關(guān)于功 功率應(yīng)注意的三個問題 1 功的公式W Fl和W Flcos 僅適用于恒力做功的情況 2 變力做功的求解要注意對問題的正確轉(zhuǎn)化 如將變力轉(zhuǎn)化為恒力 也可應(yīng)用動能定理等方法求解 3 對于功率的計(jì)算 應(yīng)注意區(qū)分公式P 和公式P Fv 前式側(cè)重于平均功率的計(jì)算 而后式側(cè)重于瞬時功率的計(jì)算 變式訓(xùn)練1 如圖所示 分別用恒力F1 F2先后使質(zhì)量為m的物體由靜止開始沿同一粗糙的固定斜面從底端運(yùn)動至頂端 兩次所用時間相同 第一次力F1沿斜面向上 第二次力F2沿水平方向向左 則兩個過程 B A 摩擦力做的功相同B 全過程重力的功率相同C F1做的功與F2做的功相同D 到達(dá)頂端F1的功率比F2的功率大 題型二 機(jī)車啟動問題 例2 2015 新課標(biāo) 一汽車在平直公路上行駛 從某時刻開始計(jì)時 發(fā)動機(jī)的功率P隨時間t的變化如圖所示 假定汽車所受阻力的大小f恒定不變 下列描述該汽車的速度v隨時間t變化的圖象中 可能正確的是 解析 由圖可知 汽車先以恒定功率P1起動 所以剛開始做加速度減小的加速度運(yùn)動 后以更大功率P2運(yùn)動 所以再次做加速度減小的加速運(yùn)動 故A正確 B C D錯誤 答案 A 方法點(diǎn)撥 解決機(jī)車啟動問題時的四點(diǎn)注意 1 分清是勻加速啟動還是恒定功率啟動 2 勻加速啟動過程中 機(jī)車功率是不斷改變的 但該過程中的最大功率是額定功率 勻加速運(yùn)動階段的最大速度小于機(jī)車所能達(dá)到的最大速度 達(dá)到額定功率后做加速度減小的加速運(yùn)動 3 以額定功率啟動的過程中 機(jī)車做加速度減小的加速運(yùn)動 速度最大值等于 牽引力是變力 牽引力做的功W Pt 4 無論哪種啟動方式 最后達(dá)到最大速度時 均滿足P Ffvm P為機(jī)車的額定功率 變式訓(xùn)練2 在平直的馬路上 質(zhì)量為1 0 103kg的汽車 發(fā)動機(jī)的額定功率為6 0 104W 汽車開始由靜止以a 1m s2的加速度做勻加速運(yùn)動 運(yùn)動中所受摩擦阻力大小恒為2000N 當(dāng)汽車達(dá)到額定功率后 保持功率不變 1 求汽車做勻加速運(yùn)動的時間t1 2 求汽車所能達(dá)到的最大速率vmax 3 若汽車由靜止到發(fā)生位移s 1000m前已達(dá)到最大速率 則汽車發(fā)生該1000m位移需要多長時間 題型三 動能定理 例3 2015 新課標(biāo) 如圖 一半徑為R 粗糙程度處相同的半圓形軌道如圖放置 三點(diǎn)POQ水平 一質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)上方高度R處由靜止開始下落 恰好從P點(diǎn)進(jìn)入軌道 質(zhì)點(diǎn)滑到軌道最低點(diǎn)N時 對軌道的壓力為4mg g為重力加速度的大小 用W表示質(zhì)點(diǎn)從P運(yùn)動到N點(diǎn)的過程中克服摩擦力所做的功 則 方法點(diǎn)撥 應(yīng)用動能定理解題應(yīng)注意的三點(diǎn) 1 動能定理往往用于單個物體的運(yùn)動過程 由于不牽扯加速度及時間 比動力學(xué)研究方法要簡捷 2 動能定理表達(dá)式是一個標(biāo)量式 在某個方向上應(yīng)用動能定理是沒有依據(jù)的 3 物體在某個運(yùn)動過程中包含有幾個運(yùn)動性質(zhì)不同的小過程 如加速 減速的過程 此時可以分段考慮 也可以對全過程考慮 但如能對整個過程利用動能定理列式 則使問題簡化 題型四 動能定理 機(jī)械能守恒定律與平拋運(yùn)動 圓周運(yùn)動的綜合 例4如圖 光滑水平面AB與豎直面內(nèi)的半圓形導(dǎo)軌在B點(diǎn)銜接 導(dǎo)軌半徑為R 一個質(zhì)量為m的物塊靜止在A處壓縮彈簧 在彈力的作用下獲得向右的初速度 當(dāng)它經(jīng)過B點(diǎn)進(jìn)入導(dǎo)軌瞬間對導(dǎo)軌的壓力為其重力的7倍 之后向上運(yùn)動恰能完成半圓周運(yùn)動到達(dá)C點(diǎn) 求 1 彈簧對物塊的彈力做的功 2 物塊從B至C克服阻力做的功 3 物塊離開C點(diǎn)后落回水平面時動能的大小 思路分析 本題考查動能定理的綜合應(yīng)用 物塊的運(yùn)動可分為以下四個階段 彈簧彈力做功階段 離開彈簧后在AB段的勻速直線運(yùn)動階段 從B到C所進(jìn)行的變速圓周運(yùn)動階段 離開C點(diǎn)后進(jìn)行的平拋運(yùn)動階段 彈簧彈力是變化的 求彈簧彈力的功可根據(jù)等效代替 在彈力作用下物塊獲得的機(jī)械能 即到達(dá)B點(diǎn)的動能求解 物塊從B至C克服阻力做的功也是變力 同樣只能根據(jù)B點(diǎn)和C點(diǎn)兩點(diǎn)的機(jī)械能之差判斷 因此求出物塊在B點(diǎn)和C點(diǎn)的動能是關(guān)鍵 可根據(jù)題設(shè)條件 進(jìn)入導(dǎo)軌瞬間對導(dǎo)軌的壓力為其重力的7倍 恰能到達(dá)C點(diǎn) 求出EkB EkC 方法點(diǎn)撥 本題為 一體多段 的物理模型 由于有的力不是始終存在的 受力分析是解答本題的基礎(chǔ) 挖掘題給或隱含條件 運(yùn)用牛頓第二定律確定速度是關(guān)鍵 再者 由于所求的功為變力所做的功 故采用 隔段法 運(yùn)用動能定理并借助 動能等效代替功 是解答這類題的基本思路 變式訓(xùn)練4 2015 廣東高考 如圖所示 一條帶有圓軌道的長軌道水平固定 圓軌道豎直 底端分別與兩側(cè)的直軌道相切 半徑R 0 5m 物塊A以v0 6m s的速度滑入圓軌道 滑過最高點(diǎn)Q 再沿圓軌道滑出后 與直軌道上P處靜止的物塊B碰撞 碰后粘在一起運(yùn)動 P點(diǎn)左側(cè)軌道光滑 右側(cè)軌道呈粗糙段 光滑段交替排列 每段長度都為L 0 1m 物塊與各粗糙段間的動摩擦因數(shù)都為 0 1 A B的質(zhì)量均為m 1kg 重力加速度g取10m s2 A B視為質(zhì)點(diǎn) 碰撞時間極短 1 求A滑過Q點(diǎn)時的速度大小v和受到的彈力大小F 2 碰后AB最終停止在第k個粗糙段上 求k的數(shù)值 3 碰后AB滑至第n個 n k 光滑段上的速度vn與n的關(guān)系式 題型五 動能定理與電磁學(xué)的綜合 1 求D M之間的距離x0 2 上述過程中 小環(huán)第一次通過與O等高的A點(diǎn)時 求彎桿對小環(huán)作用力的大小 3 若小環(huán)與PQ間動摩擦因數(shù)為 設(shè)最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小相等 現(xiàn)將小環(huán)移至M點(diǎn)右側(cè)5R處由靜止開始釋放 求小球在整個運(yùn)動過程中克服摩擦力所做的功 變式訓(xùn)練5 如圖 ABCD為固定在豎直平面內(nèi)的軌道 AB段光滑水平 BC段為光滑圓弧 對應(yīng)的圓心角 37 半徑r 2 5m CD段平直傾斜且粗糙 各段軌道均平滑連接 傾斜軌道所在區(qū)域有電場強(qiáng)度大小為E 2 105N C 方向垂直于斜軌向下的勻強(qiáng)電場 質(zhì)量m 5 10 2kg 電荷量q 1 10 6C的小物體 視為質(zhì)點(diǎn) 被彈簧槍發(fā)射后 沿水平軌道向左滑行 在C點(diǎn)以速度v0 3m s沖上斜軌 以小物體通過C點(diǎn)時為計(jì)時起點(diǎn) 0 1s以后 電場強(qiáng)度大小不變 方向反向 已知斜軌與小物體間的動摩擦因數(shù) 0 25 設(shè)小物體的電荷量保持不變 取g 10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 1 求彈簧槍對小物體所做的功 2 在斜軌上小物體能到達(dá)的最高點(diǎn)為P 求CP的長度