2018-2019學(xué)年高中物理第3章動(dòng)能的變化與機(jī)械功習(xí)題課功與功率課件滬科版必修2 .ppt

《2018-2019學(xué)年高中物理第3章動(dòng)能的變化與機(jī)械功習(xí)題課功與功率課件滬科版必修2 .ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019學(xué)年高中物理第3章動(dòng)能的變化與機(jī)械功習(xí)題課功與功率課件滬科版必修2 .ppt（40頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

習(xí)題課功與功率,第3章動(dòng)能的變化與機(jī)械功,[學(xué)習(xí)目標(biāo)],1.熟練掌握恒力做功的計(jì)算方法.2.能夠分析摩擦力做功的情況，并會(huì)計(jì)算一對(duì)摩擦力對(duì)兩物體所做的功.3.能區(qū)分平均功率和瞬時(shí)功率.,內(nèi)容索引,,重點(diǎn)探究啟迪思維探究重點(diǎn),達(dá)標(biāo)檢測(cè)檢測(cè)評(píng)價(jià)達(dá)標(biāo)過(guò)關(guān),重點(diǎn)探究,,1.恒力的功功的公式W＝Fscosα，只適用于恒力做功.即F為恒力，s是物體相對(duì)地面的位移，流程圖如下：,一、功的計(jì)算,2.變力做功的計(jì)算(1)將變力做功轉(zhuǎn)化為恒力做功.在曲線運(yùn)動(dòng)或有往復(fù)的運(yùn)動(dòng)中，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的乘積，力F與v同向時(shí)做正功，力F與v反向時(shí)做負(fù)功.(2)當(dāng)變力做功的功率P一定時(shí)，如機(jī)車(chē)恒定功率啟動(dòng)，可用W＝Pt求功.,圖1,例1在水平面上，有一彎曲的槽道AB，由半徑分別為和R的兩個(gè)半圓構(gòu)成.如圖2所示，現(xiàn)用大小恒為F的拉力將一光滑小球從A點(diǎn)拉至B點(diǎn)，若拉力F的方向總是與小球運(yùn)動(dòng)方向一致，則此過(guò)程中拉力所做的功為A.零B.FR,圖2,答案,解析,√,解析小球受到的拉力F在整個(gè)過(guò)程中大小不變，方向時(shí)刻變化，是變力.但是，如果把圓周分成無(wú)數(shù)微小的弧段，每一小段可近似看成直線，拉力F在每一小段上方向不變，每一小段上可用恒力做功的公式計(jì)算，然后將各段做功累加起來(lái).設(shè)每一小段的長(zhǎng)度分別為l1，l2，l3…ln，拉力在每一段上做的功W1＝Fl1，W2＝Fl2…Wn＝Fln，拉力在整個(gè)過(guò)程中所做的功W＝W1＋W2＋…＋Wn＝F(l1＋l2＋…＋ln)＝,例2某人利用如圖3所示的裝置，用100N的恒力F作用于不計(jì)質(zhì)量的細(xì)繩的一端，將物體從水平面上的A點(diǎn)移到B點(diǎn).已知α1＝30，α2＝37，h＝1.5m，不計(jì)滑輪質(zhì)量及繩與滑輪間的摩擦.求繩的拉力對(duì)物體所做的功(sin37＝0.6，cos37＝0.8).,圖3,答案,解析,答案50J,解析由于不計(jì)繩與滑輪的質(zhì)量及摩擦，所以恒力F做的功和繩對(duì)物體的拉力做的功相等.本題可以通過(guò)求恒力F所做的功求出繩對(duì)物體的拉力所做的功.由于恒力F作用在繩的端點(diǎn)，故需先求出繩的端點(diǎn)的位移s，再求恒力F做的功.由幾何關(guān)系知，繩的端點(diǎn)的位移為在物體從A移到B的過(guò)程中，恒力F做的功為W＝Fs＝1000.5J＝50J.故繩的拉力對(duì)物體所做的功為50J.,,1.無(wú)論是靜摩擦力還是滑動(dòng)摩擦力，都可以做正功，也可以做負(fù)功，或者不做功.如下面幾個(gè)實(shí)例：(1)如圖4所示，在一與水平方向夾角為θ的傳送帶上，有一袋水泥相對(duì)于傳送帶靜止.當(dāng)水泥隨傳送帶一起勻速向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，靜摩擦力f對(duì)水泥做負(fù)功；當(dāng)水泥隨傳送帶一起勻速向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，靜摩擦力f對(duì)水泥做正功.,二、摩擦力做功的特點(diǎn),圖4,(2)如圖5所示，人和物體隨圓盤(pán)一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，人和物體受到的靜摩擦力的方向始終與運(yùn)動(dòng)方向垂直，不做功.(3)如圖6所示，汽車(chē)加速行駛時(shí)，若車(chē)上的貨物相對(duì)車(chē)向后發(fā)生了滑動(dòng)，則貨物受到的滑動(dòng)摩擦力f方向向前，與貨物相對(duì)于地的位移方向相同，對(duì)貨物做正功.2.一對(duì)相互作用的靜摩擦力做功的代數(shù)和一定為零，如果一個(gè)做了W的正功，另一個(gè)必做W的負(fù)功.,圖5,圖6,3.一對(duì)相互作用的滑動(dòng)摩擦力做功的代數(shù)和一定是負(fù)值.,例3質(zhì)量為M的木板放在光滑水平面上，如圖7所示.一個(gè)質(zhì)量為m的滑塊以某一初速度沿木板表面從A點(diǎn)滑至B點(diǎn)，在木板上前進(jìn)了l，同時(shí)木板前進(jìn)了s，若滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，求摩擦力對(duì)滑塊、對(duì)木板所做的功各為多少？滑動(dòng)摩擦力對(duì)滑塊、木板做的總功為多少？,答案－μmg(l＋s)μmgs－μmgl,答案,圖7,解析,解析由題圖可知，木板的位移為sM＝s時(shí)，滑塊的對(duì)地位移為sm＝l＋s，m與M之間的滑動(dòng)摩擦力f＝μmg.由公式W＝Fscosα可得，摩擦力對(duì)滑塊所做的功為Wm＝μmgsmcos180＝－μmg(l＋s)，負(fù)號(hào)表示做負(fù)功.摩擦力對(duì)木板所做的功為WM＝μmgsM＝μmgs.滑動(dòng)摩擦力做的總功為W＝Wm＋WM＝－μmg(l＋s)＋μmgs＝－μmgl,針對(duì)訓(xùn)練在光滑的水平地面上有質(zhì)量為M的長(zhǎng)木板A，如圖8所示，木板上放一質(zhì)量為m的物體B，A、B之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ.今在物體B上加一水平恒力F，B和A發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，經(jīng)過(guò)時(shí)間t，B未滑離木板A.(1)求摩擦力對(duì)A所做的功；,解析,答案,圖8,解析木板A在滑動(dòng)摩擦力的作用下，向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律得μmg＝MaA，,因?yàn)槟Σ亮的方向和位移sA的方向相同，即對(duì)A做正功，,(2)求摩擦力對(duì)B所做的功；,解析,答案,解析物體B在水平恒力F和摩擦力f′的合力作用下向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)B的加速度為aB，由牛頓第二定律得F－μmg＝maB,摩擦力f′的方向和位移sB的方向相反，所以f′對(duì)B做負(fù)功，,(3)若木板A固定，求B對(duì)A的摩擦力對(duì)A做的功.,解析,答案,解析若長(zhǎng)木板A固定，則A的位移sA′＝0，所以摩擦力對(duì)A做功為0，即對(duì)A不做功.,答案0,,三、功率的計(jì)算,2.瞬時(shí)功率的計(jì)算：計(jì)算瞬時(shí)功率只能用P＝Fvcosα求解，其中α為力F與速度v的夾角.,例4(多選)質(zhì)量為m的物體靜止在光滑水平面上，從t＝0時(shí)刻開(kāi)始受到水平力的作用.水平力F與時(shí)間t的關(guān)系如圖9所示，力的方向保持不變，則,圖9,√,答案,解析,√,,1.兩種啟動(dòng)方式的過(guò)程分析,四、機(jī)車(chē)的兩種啟動(dòng)方式,2.機(jī)車(chē)啟動(dòng)問(wèn)題中幾個(gè)物理量的求法,例5汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為60kW，汽車(chē)的質(zhì)量為5t，汽車(chē)在水平路面上行駛時(shí)，阻力是車(chē)重的0.1倍，g取10m/s2.(1)汽車(chē)保持額定功率不變從靜止啟動(dòng)后：①汽車(chē)所能達(dá)到的最大速度是多大？,答案12m/s,解析汽車(chē)運(yùn)動(dòng)中所受的阻力f＝0.1mg＝0.1510310N＝5103N汽車(chē)保持額定功率啟動(dòng)時(shí)，做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)加速度減小到零時(shí)，速度達(dá)到最大.此時(shí)汽車(chē)的牽引力F1＝f＝5103N,答案,解析,②當(dāng)汽車(chē)的速度為6m/s時(shí)加速度為多大？,答案1m/s2,答案,解析,由牛頓第二定律得F2－f＝ma,(2)若汽車(chē)從靜止開(kāi)始，保持以0.5m/s2的加速度做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，這一過(guò)程能維持多長(zhǎng)時(shí)間？,答案16s,答案,解析,解析當(dāng)汽車(chē)以恒定加速度0.5m/s2勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，設(shè)汽車(chē)的牽引力為F3，由牛頓第二定律得F3－f＝ma′即F3＝Ff＋ma′＝5103N＋51030.5N＝7.5103N汽車(chē)勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，其功率逐漸增大，當(dāng)功率增大到等于額定功率時(shí)，勻加速運(yùn)動(dòng)結(jié)束，此時(shí)汽車(chē)的速度,分析機(jī)車(chē)啟動(dòng)問(wèn)題，要注意幾個(gè)關(guān)系(以水平路面行駛為例)：(1)抓住兩個(gè)核心方程：牛頓第二定律方程F－f＝ma聯(lián)系著力和加速度，P＝Fv聯(lián)系著力和速度.一般解題流程為：已知加速度(2)注意兩個(gè)約束條件：若功率P一定，則牽引力F隨速度v的變化而變化，若加速度a(即牽引力F)一定，則功率P隨速度v的變化而變化.,達(dá)標(biāo)檢測(cè),1.(功的計(jì)算)一物體在運(yùn)動(dòng)中受水平拉力F的作用，已知F隨運(yùn)動(dòng)距離s的變化情況如圖10所示，則在這個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中F做的功為A.4JB.18JC.20JD.22J,√,答案,解析,1,2,3,4,圖10,1,2,3,4,解析方法一由題圖可知F在整個(gè)過(guò)程中做功分為三個(gè)小過(guò)程，分別做功為W1＝22J＝4J，W2＝－12J＝－2JW3＝44J＝16J，所以W＝W1＋W2＋W3＝4J＋(－2)J＋16J＝18J.方法二F－s圖像中圖線與s軸所圍成的面積表示做功的多少，s軸上方為正功，下方為負(fù)功，總功為三部分的代數(shù)和，即(22－21＋44)J＝18J，B正確.,2.(摩擦力做功的特點(diǎn))如圖11所示，平板車(chē)放在光滑水平面上，一個(gè)人從車(chē)的左端加速向右端跑動(dòng)，設(shè)人受到的摩擦力為f，平板車(chē)受到的摩擦力為f′，下列說(shuō)法正確的是A.f、f′均做負(fù)功B.f、f′均做正功C.f做正功，f′做負(fù)功D.因?yàn)槭庆o摩擦力，f、f′做功均為零,答案,√,解析,1,2,3,4,圖11,解析人在移動(dòng)過(guò)程中，人對(duì)車(chē)的摩擦力向左，車(chē)向后退，故人對(duì)小車(chē)的摩擦力做正功；但對(duì)于人來(lái)說(shuō)，人在蹬車(chē)過(guò)程中，人受到的其實(shí)是靜摩擦力，方向向右，位移也向右，故摩擦力對(duì)人做的功是正功，選項(xiàng)B正確.,1,2,3,4,3.(功率的計(jì)算)如圖12所示，質(zhì)量為2kg的物體以10m/s的初速度水平拋出，經(jīng)過(guò)2s落地.取g＝10m/s2.關(guān)于重力做功的功率，下列說(shuō)法正確的是A.下落過(guò)程中重力的平均功率是400WB.下落過(guò)程中重力的平均功率是100WC.落地前的瞬間重力的瞬時(shí)功率是400WD.落地前的瞬間重力的瞬時(shí)功率是200W,圖12,√,答案,解析,1,2,3,4,1,2,3,4,4.(機(jī)車(chē)啟動(dòng)問(wèn)題)一輛汽車(chē)在水平路面上由靜止啟動(dòng)，在前5s內(nèi)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，5s末達(dá)到額定功率，之后保持額定功率運(yùn)動(dòng)，其v－t圖像如圖13所示.已知汽車(chē)的質(zhì)量為m＝2103kg，汽車(chē)受到地面的阻力為車(chē)重的倍，g取10m/s2，則A.汽車(chē)在前5s內(nèi)的阻力為200NB.汽車(chē)在前5s內(nèi)的牽引力為6103NC.汽車(chē)的額定功率為40kWD.汽車(chē)的最大速度為20m/s,解析,1,2,3,4,圖13,√,答案,1,2,3,4,