浙江省高考物理總復(fù)習(xí) 第5章第一節(jié) 功和功率課件 大綱人教版

第一節(jié)功和功率第一節(jié)功和功率課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練經(jīng)典題型探究經(jīng)典題型探究知能優(yōu)化演練知能優(yōu)化演練第第一一節(jié)節(jié)功功和和功功率率基礎(chǔ)知識(shí)梳理基礎(chǔ)知識(shí)梳理基礎(chǔ)知識(shí)梳理基礎(chǔ)知識(shí)梳理一、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)生和物體在力的方向上發(fā)生的的_2公式：公式：W_.適用于適用于_做功其中做功其中為為F、l方向間夾角，方向間夾角，l為物體對(duì)地的位移為物體對(duì)地的位移3功的正負(fù)判斷功的正負(fù)判斷力力位移位移Flcos恒力恒力夾角夾角功的正負(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，或者說物體克力對(duì)物體做負(fù)功，或者說物體克服這個(gè)力做了功服這個(gè)力做了功90力對(duì)物體不做功力對(duì)物體不做功特別提示：特別提示：功是標(biāo)量，正功表示對(duì)物功是標(biāo)量，正功表示對(duì)物體做功的力為動(dòng)力，負(fù)功表示對(duì)物體體做功的力為動(dòng)力，負(fù)功表示對(duì)物體做功的力為阻力，功的正負(fù)不表示功做功的力為阻力，功的正負(fù)不表示功的大小的大小二、功率二、功率1定義：功與完成這些功所用時(shí)間的定義：功與完成這些功所用時(shí)間的_2物理意義：描述力對(duì)物體做功的物理意義：描述力對(duì)物體做功的_3公式公式(1)P ，P為時(shí)間為時(shí)間t內(nèi)的內(nèi)的_功率功率(2)PFvcos(為為F與與v的夾角的夾角)v為平均速度，則為平均速度，則P為為_功率；功率；v為瞬時(shí)速度，則為瞬時(shí)速度，則P為為_功率功率比值比值快慢快慢平均平均平均平均瞬時(shí)瞬時(shí)4額定功率：機(jī)械額定功率：機(jī)械_時(shí)輸出的最大時(shí)輸出的最大功率功率5實(shí)際功率：機(jī)械實(shí)際功率：機(jī)械_時(shí)輸出的功率，時(shí)輸出的功率，要求要求_額定功率額定功率特別提示：特別提示：發(fā)動(dòng)機(jī)的功率是指發(fā)動(dòng)機(jī)的牽引發(fā)動(dòng)機(jī)的功率是指發(fā)動(dòng)機(jī)的牽引力的功率，而不是機(jī)車所受合力的功率力的功率，而不是機(jī)車所受合力的功率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課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練一、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)力與位移的夾角若物體做直線運(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來判斷此法常用于恒力做功的判斷2若物體做曲線運(yùn)動(dòng)，依據(jù)力與速度的方向若物體做曲線運(yùn)動(dòng)，依據(jù)力與速度的方向夾角來判斷夾角來判斷3從能量的轉(zhuǎn)化角度來進(jìn)行判斷若有能量從能量的轉(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)系的物體聯(lián)系的物體舉例：如圖舉例：如圖511所示，弧面體所示，弧面體a放在光滑水平放在光滑水平面上，弧面光滑，使物體面上，弧面光滑，使物體b自弧面的頂端自由下自弧面的頂端自由下滑，試判定滑，試判定a、b間彈力做功的情況從能量轉(zhuǎn)化間彈力做功的情況從能量轉(zhuǎn)化的角度看，當(dāng)?shù)慕嵌瓤?，?dāng)b沿弧面由靜止下滑時(shí)，沿弧面由靜止下滑時(shí)，a就由靜止就由靜止開始向右運(yùn)動(dòng)，即開始向右運(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的的彈力做了正功由于彈力做了正功由于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)功圖圖511名師點(diǎn)撥：名師點(diǎn)撥：判斷力做功的正負(fù)問題，關(guān)判斷力做功的正負(fù)問題，關(guān)鍵要明確哪個(gè)力做的功，應(yīng)根據(jù)具體問鍵要明確哪個(gè)力做的功，應(yīng)根據(jù)具體問題選擇合適的方法題選擇合適的方法即時(shí)應(yīng)用即時(shí)應(yīng)用 (即時(shí)突破，小試牛刀即時(shí)突破，小試牛刀)1.(2011年杭州學(xué)軍中學(xué)檢測(cè)年杭州學(xué)軍中學(xué)檢測(cè))如圖如圖512所示，所示，質(zhì)量為質(zhì)量為m的木塊放在傾角為的木塊放在傾角為的斜面上與斜面一起的斜面上與斜面一起水平向左勻速運(yùn)動(dòng)，木塊水平向左勻速運(yùn)動(dòng)，木塊()A對(duì)斜面的壓力大小為對(duì)斜面的壓力大小為mgcosB所受的支持力對(duì)木塊不做功所受的支持力對(duì)木塊不做功C所受的摩擦力對(duì)木塊做負(fù)功所受的摩擦力對(duì)木塊做負(fù)功D所受的摩擦力方向可能沿斜面向下所受的摩擦力方向可能沿斜面向下圖圖512解析：解析：選選AC.木塊受力平衡，受力情況如圖所木塊受力平衡，受力情況如圖所示木塊水平向左運(yùn)動(dòng)，則支持力示木塊水平向左運(yùn)動(dòng)，則支持力FN對(duì)木塊做正對(duì)木塊做正功，摩擦力功，摩擦力Ff對(duì)木塊做負(fù)功，重力對(duì)木塊做負(fù)功，重力mg不做功，木不做功，木塊對(duì)斜面的壓力塊對(duì)斜面的壓力FNFNmgcos，綜上所述，綜上所述，可知選項(xiàng)可知選項(xiàng)A、C對(duì)，對(duì)，B 、D錯(cuò)錯(cuò)二、求功的幾種方法二、求功的幾種方法1恒力及合力做功的計(jì)算恒力及合力做功的計(jì)算(1)恒力的功：直接用恒力的功：直接用WFlcos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lcos求功，求功，其中其中為合力為合力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程中合力恒定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適用于在整個(gè)過程中，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，即用能量的增量等效代換變力所做的功能量的增量等效代換變力所做的功(也可計(jì)算恒也可計(jì)算恒力做功力做功)(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，如求功，如機(jī)車恒功率啟動(dòng)時(shí)機(jī)車恒功率啟動(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或相反時(shí)，這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、空氣阻力做功等的乘積如滑動(dòng)摩擦力做功、空氣阻力做功等圖圖513中甲圖表示恒力中甲圖表示恒力F做的功做的功W，乙圖表，乙圖表示變力示變力F做的功做的功W，丙圖中橫軸上方的面積表，丙圖中橫軸上方的面積表示正功，橫軸下方的面積表示負(fù)功，其總功等示正功，橫軸下方的面積表示負(fù)功，其總功等于正、負(fù)功的代數(shù)和于正、負(fù)功的代數(shù)和圖圖513特別提醒：特別提醒：應(yīng)用功的公式求恒力的功時(shí)，應(yīng)用功的公式求恒力的功時(shí)，由于力和位移都是矢量，力和位移均可按由于力和位移都是矢量，力和位移均可按正交分解的方法進(jìn)行分解，既可以把力分正交分解的方法進(jìn)行分解，既可以把力分解為在位移方向的分力，也可以把位移分解為在位移方向的分力，也可以把位移分解為在力的方向上的分位移進(jìn)行計(jì)算解為在力的方向上的分位移進(jìn)行計(jì)算即時(shí)應(yīng)用即時(shí)應(yīng)用 (即時(shí)突破，小試牛刀即時(shí)突破，小試牛刀)2.如圖如圖514所示，用恒力所示，用恒力F通過光滑的定滑輪通過光滑的定滑輪把靜止在水平面上的物體把靜止在水平面上的物體(大小可忽略大小可忽略)從位置從位置A拉拉到位置到位置B，物體的質(zhì)量為，物體的質(zhì)量為m，定滑輪離水平地面的，定滑輪離水平地面的高度為高度為h，物體在位置，物體在位置A、B時(shí)細(xì)繩與水平方向的時(shí)細(xì)繩與水平方向的夾角分別為夾角分別為1 和和2，求繩的拉力對(duì)物體做的功，求繩的拉力對(duì)物體做的功圖圖514三、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，即以恒定功率啟動(dòng)和以恒定加兩種啟動(dòng)方式，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：速度啟動(dòng)現(xiàn)比較如下：特別提醒：特別提醒：圖表中的圖表中的v1為機(jī)車以恒定加速度為機(jī)車以恒定加速度啟動(dòng)時(shí)，勻加速運(yùn)動(dòng)的末速度，而啟動(dòng)時(shí)，勻加速運(yùn)動(dòng)的末速度，而vm為機(jī)車為機(jī)車以額定功率運(yùn)動(dòng)時(shí)所能達(dá)到的最大速度以額定功率運(yùn)動(dòng)時(shí)所能達(dá)到的最大速度即時(shí)應(yīng)用即時(shí)應(yīng)用 (即時(shí)突破，小試牛刀即時(shí)突破，小試牛刀)3.(2011年沈陽模擬年沈陽模擬)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，設(shè)阻力恒為車重的的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)的最大若汽車保持恒定功率運(yùn)動(dòng)，求運(yùn)動(dòng)的最大速度；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)，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)間求其勻加速運(yùn)動(dòng)的最長時(shí)間答案：答案：(1)10 m/s(2)13.4 s經(jīng)典題型探究經(jīng)典題型探究做功的分析與計(jì)算做功的分析與計(jì)算 如圖如圖515所示，一質(zhì)量為所示，一質(zhì)量為m2.0 kg的的物體從半徑為物體從半徑為R5.0 m的圓弧的的圓弧的A端，在拉力端，在拉力作用下沿圓弧緩慢運(yùn)動(dòng)到作用下沿圓弧緩慢運(yùn)動(dòng)到B端端(圓弧圓弧AB在豎直在豎直平面內(nèi)平面內(nèi))拉力拉力F大小不變始終為大小不變始終為15 N，方向始，方向始終與物體在該點(diǎn)的切線成終與物體在該點(diǎn)的切線成37角圓弧所對(duì)應(yīng)角圓弧所對(duì)應(yīng)的圓心角為的圓心角為60，BO邊為豎直方向邊為豎直方向(g取取10 m/s2)求這一過程中：求這一過程中：(1)拉力拉力F做的功做的功(2)重力重力G做的功做的功(3)圓弧面對(duì)物體的支持力圓弧面對(duì)物體的支持力FN做的功做的功(4)圓弧面對(duì)物體的摩擦力圓弧面對(duì)物體的摩擦力Ff做的功做的功【思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥】根據(jù)各個(gè)力的特點(diǎn)根據(jù)各個(gè)力的特點(diǎn)(是恒力還是變是恒力還是變力力)，選擇相應(yīng)的計(jì)算功的方法，如功的定義式，選擇相應(yīng)的計(jì)算功的方法，如功的定義式WFlcos或動(dòng)能定理或動(dòng)能定理圖圖515(2)重力重力G做的功做的功WGmgR(1cos60)50 J.(3)物體受的支持力物體受的支持力FN始終與物體的運(yùn)動(dòng)方向垂直，始終與物體的運(yùn)動(dòng)方向垂直，所以所以WFN0.(4)因物體在拉力因物體在拉力F作用下緩慢移動(dòng)，動(dòng)能不變，由作用下緩慢移動(dòng)，動(dòng)能不變，由動(dòng)能定理知：動(dòng)能定理知：WFWGWFf0.所以所以WFfWFWG(62.850) J12.8 J.【答案答案】(1)62.8 J(2)50 J(3)0(4)12.8 J【規(guī)律總結(jié)規(guī)律總結(jié)】在遇到求功的問題時(shí)，一定在遇到求功的問題時(shí)，一定要注意分析是求恒力做的功還是變力做的功，要注意分析是求恒力做的功還是變力做的功，如果是求變力做的功，看能否轉(zhuǎn)化為求恒力如果是求變力做的功，看能否轉(zhuǎn)化為求恒力做功的問題，不能轉(zhuǎn)化的，還可以借助動(dòng)能做功的問題，不能轉(zhuǎn)化的，還可以借助動(dòng)能定理或能量守恒定律求解定理或能量守恒定律求解 (2009年高考遼寧、寧夏卷年高考遼寧、寧夏卷)質(zhì)量為質(zhì)量為m的物體的物體靜止在光滑水平面上，從靜止在光滑水平面上，從t0時(shí)刻開始受到水平時(shí)刻開始受到水平力的作用力的大小力的作用力的大小F與時(shí)間與時(shí)間t的關(guān)系如圖的關(guān)系如圖516所示，力的方向保持不變，則所示，力的方向保持不變，則()功率的分析和計(jì)算功率的分析和計(jì)算圖圖516【答案答案】BD【方法技巧方法技巧】對(duì)于功率問題，首先要弄清楚是對(duì)于功率問題，首先要弄清楚是平均功率還是瞬時(shí)功率在利用平均功率還是瞬時(shí)功率在利用PFvcos求解求解時(shí)可以變化為時(shí)可以變化為PFv分分F分分v，即力乘以沿力方向，即力乘以沿力方向的分速度，或沿速度方向的分力乘以速度的分速度，或沿速度方向的分力乘以速度 變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練2一根質(zhì)量為一根質(zhì)量為M的直木棒，懸掛在的直木棒，懸掛在O點(diǎn)，點(diǎn)，有一只質(zhì)量為有一只質(zhì)量為m的猴子抓著木棒，如圖的猴子抓著木棒，如圖517所所示剪斷懸掛木棒的細(xì)繩，木棒開始下落，同時(shí)示剪斷懸掛木棒的細(xì)繩，木棒開始下落，同時(shí)猴子開始沿木棒向上爬設(shè)在一段時(shí)間內(nèi)木棒沿猴子開始沿木棒向上爬設(shè)在一段時(shí)間內(nèi)木棒沿豎直方向下落，猴子對(duì)地的高度保持不變，忽略豎直方向下落，猴子對(duì)地的高度保持不變，忽略空氣阻力，則圖空氣阻力，則圖518所示的四個(gè)圖象中能正確所示的四個(gè)圖象中能正確反映在這段時(shí)間內(nèi)猴子做反映在這段時(shí)間內(nèi)猴子做功的功率隨時(shí)間變化的關(guān)功的功率隨時(shí)間變化的關(guān)系是系是()圖圖517圖圖518解析：解析：選選B.猴子對(duì)地的高度不變，所以猴子受猴子對(duì)地的高度不變，所以猴子受力平衡設(shè)猴子的質(zhì)量為力平衡設(shè)猴子的質(zhì)量為m，木棒對(duì)猴子的作，木棒對(duì)猴子的作用力為用力為F，則有，則有Fmg；對(duì)木棒，設(shè)木棒的重；對(duì)木棒，設(shè)木棒的重力為力為Mg，則木棒所受合力為，則木棒所受合力為FMgmgMg，根據(jù)力的作用的相互性根據(jù)力的作用的相互性FF，根據(jù)牛頓第二，根據(jù)牛頓第二定律，定律，MgmgMa，可見，可見a是恒量，是恒量，t時(shí)刻木時(shí)刻木棒速度棒速度vtat，猴子做功的功率，猴子做功的功率Pmgvtmgat，P與與t為正比例關(guān)系，故為正比例關(guān)系，故B正確正確 (滿分樣板滿分樣板12分分)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)它行駛在坡度為，當(dāng)它行駛在坡度為0.02(sin0.02)的長直公路上時(shí)，如圖的長直公路上時(shí)，如圖519所示，所受摩擦阻力所示，所受摩擦阻力為車重的為車重的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始以0.6 m/s2的加的加速度做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則此過程速度做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則此過程能維持多長時(shí)間？能維持多長時(shí)間？機(jī)車啟動(dòng)問題的計(jì)算機(jī)車啟動(dòng)問題的計(jì)算圖圖519【答案答案】(1)12.5 m/s(2)13.9 s【名師歸納名師歸納】不管對(duì)哪種啟動(dòng)方式，機(jī)動(dòng)車不管對(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，并且將牛頓第二定律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)也應(yīng)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)能定理求解用動(dòng)能定理求解變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練3(2011年嘉興抽測(cè)年嘉興抽測(cè))質(zhì)量為質(zhì)量為m的汽車在的汽車在平直路面上啟動(dòng)，啟動(dòng)過程的速度圖象如圖平直路面上啟動(dòng)，啟動(dòng)過程的速度圖象如圖5110所示從所示從t1時(shí)刻起汽車的功率保持不變，整時(shí)刻起汽車的功率保持不變，整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中汽車所受阻力恒為個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中汽車所受阻力恒為Ff，則，則()圖圖5110