2019高考物理二輪復習 第6講 功 功率 動能定理課件.ppt

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第6講功功率動能定理 總綱目錄 考點1功和功率的計算 1 功 1 恒力的功 W Flcos 2 合力的功 W F合lcos 3 變力的功 將變力做功轉(zhuǎn)化為恒力做功 應用F x圖像求解 應用動能定理求解 2 功率 1 平均功率 P 2 瞬時功率 P Fvcos 3 應用 機車啟動 P Fv 答案ABD擺球下落過程中 重力做功為mgL A正確 線的拉力始終與速度方向垂直 拉力做功為0 B正確 空氣阻力F阻大小不變 方向始終與速度方向相反 故空氣阻力F阻做功為 F阻 L C錯誤 D正確 2 2018河南焦作質(zhì)檢 多選 一質(zhì)量為2kg的物體 在水平恒定拉力的作用下以一定的初速度在粗糙的水平面上做勻速直線運動 當運動一段時間后 拉力逐漸減小 且當拉力減小到零時 物體剛好停止運動 圖中給出了拉力隨位移變化的關(guān)系圖像 已知重力加速度g 10m s2 由此可知 A 物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為0 35B 減速過程中拉力對物體所做的功約為13JC 勻速運動時的速度約為6m sD 減速運動的時間約為1 7s 答案ABC物體勻速運動時 受力平衡 則F mg 0 35 選項A正確 因為W Fx 故拉力的功等于F x圖線與橫軸圍成的面積 由圖線可知小格數(shù)約為13 則功約為13 1J 13J 選項B正確 由動能定理可知WF mgx 0 m 其中x 7m 解得v0 6m s 選項C正確 由于不知道具體的運動情況 無法求出減速運動的時間 故D錯誤 答案B小球落在斜面上時重力的瞬時功率為P mgvy 而vytan v0 所以P B正確 4 2018山東濰坊模擬 質(zhì)量為m 2kg的物體沿水平面向右做直線運動 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v t圖像如圖乙所示 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末物體在計時起點左側(cè)4m處D 0 10s內(nèi)恒力F做功的平均功率為0 6W 答案D由圖線可知0 4s內(nèi)的加速度大小a1 m s2 2m s2 可得F mg ma1 由圖線可知4 10s內(nèi)的加速度大小a2 m s2 1m s2 可得F mg ma2 解得F 3N 0 05 選項A錯誤 10s末恒力F的瞬時功率為P10 Fv10 3 6W 18W 選項B錯誤 0 4s內(nèi)的位移x1 4 8m 16m 4 10s內(nèi)的位移x2 6 6m 18m 故10s末物體在計時起點左側(cè)2m處 選項C錯誤 0 10s內(nèi)恒力F做功的平均功率為 W 0 6W 選項D正確 答案ACD由P Fv可知功率最大時 速度越小 拉力越大 則起重機對重物的最大拉力F A正確 B錯誤 當功率一定時 達到最大速度時起重機的拉力等于重物的重力 故重物的最大速度v2 C正確 在勻加速運動過程中 起重機對重物的拉力F 不變 當功率達到最大時 勻加速運動結(jié)束 由題意知 起重機達到最大功率時重物的速度為v1 則v1 at t 解得t D正確 6 2018福建廈門質(zhì)檢 多選 總質(zhì)量為m的汽車在平直公路上以速度v0勻速行駛時 發(fā)動機的功率為P 司機為合理進入限速區(qū) 減小了油門 使汽車功率立 即減小到P并保持該功率繼續(xù)行駛 設(shè)汽車行駛過程中所受阻力大小不變 從司機減小油門開始 汽車的v t圖像如圖 從汽車開始減速到再次達到勻速運動的過程中 行駛的位移為s 汽車因油耗而改變的質(zhì)量可忽略 則在該過程中 下列說法正確的是 A 汽車再次勻速運動時速度大小為B t 0時刻 汽車的加速度大小為C 汽車的牽引力不斷減小 D 經(jīng)歷的時間為 答案ABD汽車以速度v0勻速行駛時 牽引力等于阻力 f F 汽車以功率P勻速行駛時牽引力等于阻力f F 可得v v0 所以A正確 t 0時刻 汽車的牽引力F0 汽車的加速度大小a 所以B正確 汽車做減速運動 速度減小 功率不變 據(jù)P Fv知 牽引力不斷增大 所以C錯誤 由動能定理有Pt Wf mv 2 m 其中克服阻力做功Wf fs 所經(jīng)歷的時間t 所以D正確 方法技巧 1 計算功 功率時應注意的三個問題 功的公式W Fl和W Flcos 僅適用于恒力做功的情況 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 也可應用動能定理等方法求解 對于功率的計算 應注意區(qū)分公式P 和公式P Fv 前式側(cè)重于平均功率的計算 而后式側(cè)重于瞬時功率的計算 2 機車啟動模型中的兩點技巧 機車啟動勻加速過程的最大速度v1 此時機車輸出的功率最大 和全程的最大速度vm 此時F牽 F阻 求解方法 求v1 由F牽 F阻 ma P F牽v1可求出v1 求vm 由P F阻vm 可求出vm 考點2動能定理的應用 1 對動能定理的理解 1 動能定理表達式中 W表示所有外力做功的代數(shù)和 包括物體重力所做的功 2 動能定理表達式中 Ek為所研究過程的末動能與初動能之差 而且物體的速度均是相對地面的速度 2 動能定理的適用范圍 1 既適用于直線運動 也適用于曲線運動 2 既適用于恒力做功 也適用于變力做功 3 應用動能定理解題應注意的三點 1 動能定理往往用于單個物體的運動過程 由于不涉及加速度及時間 比動力學研究方法要簡捷 2 動能定理表達式是一個標量式 在某個方向上應用動能定理是沒有依據(jù)的 3 物體在某個運動過程中包含有幾個運動性質(zhì)不同的過程 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 則可使問題簡化 1 如圖所示 質(zhì)量為m的物塊與水平轉(zhuǎn)臺間的動摩擦因數(shù)為 物塊與轉(zhuǎn)軸相距R 物塊隨轉(zhuǎn)臺由靜止開始轉(zhuǎn)動 當轉(zhuǎn)速增至某一值時 物塊即將在轉(zhuǎn)臺上滑動 此時轉(zhuǎn)臺已開始勻速轉(zhuǎn)動 在這一過程中 摩擦力對物塊做的功是 假設(shè)物塊所受的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力 A 0B 2 mgR C 2 mgRD mgR 答案D物塊即將在轉(zhuǎn)臺上滑動但還未滑動時 轉(zhuǎn)臺對物塊的最大靜摩擦力恰好提供向心力 設(shè)此時物塊做圓周運動的線速度為v 則有 mg 在物塊由靜止到獲得速度v的過程中 物塊受到的重力和支持力不做功 只有摩擦力對物塊做功 由動能定理得W mv2 0 聯(lián)立解得W mgR D正確 2 多選 如圖所示 n個完全相同 邊長足夠小且互不粘連的小方塊依次排列 總長度為l 總質(zhì)量為M 它們一起以速度v在光滑水平面上滑動 某時刻開始滑上粗糙水平面 小方塊與粗糙水平面之間的動摩擦因數(shù)為 若小方塊恰能完全進入粗糙水平面 則摩擦力對所有小方塊所做的功為 A B Mv2C D Mgl 答案AC對整體由動能定理得Wf 0 Mv2 則Wf A正確 由于整個過程中摩擦力的大小隨位移線性增加 故摩擦力做的總功Wf l l C正確 3 2016浙江理綜 18 6分 多選 如圖所示為一滑草場 某條滑道由上下兩段高均為h 與水平面傾角分別為45 和37 的滑道組成 滑草車與草地之間的動摩擦因數(shù)為 質(zhì)量為m的載人滑草車從坡頂由靜止開始自由下滑 經(jīng)過上 下兩段滑道后 最后恰好靜止于滑道的底端 不計滑草車在兩段滑道交接處的能量損失 sin37 0 6 cos37 0 8 則 A 動摩擦因數(shù) B 載人滑草車最大速度為C 載人滑草車克服摩擦力做功為mghD 載人滑草車在下段滑道上的加速度大小為g 答案AB滑草車受力分析如圖所示 在B點處有最大速度v 在上 下兩段所受摩擦力大小分別為f1 f2f1 mgcos45 f2 mgcos37 整個過程由動能定理列方程 mg 2h f1 f2 0 解得 A項正確 考點3應用動能定理解決力學綜合問題 1 應用動能定理解題的基本思路 2 應用動能定理解答力學綜合問題時應注意的幾點 1 克服阻力做的功W表示阻力所做負功的大小 在應用動能定理列方程時 應注意W前面的符號 2 在選取所研究的過程時 初 末狀態(tài)的速度大小應便于確定 或為題中待求 3 注意挖掘題目的隱含條件 例 2018江西上饒六校一聯(lián) 如圖所示 質(zhì)量m 3kg的小物塊以初速度v0 4m s水平向右拋出 恰好從A點沿著圓弧的切線方向進入圓弧軌道 圓弧軌道的半徑為R 3 75m B點是圓弧軌道的最低點 圓弧軌道與水平軌道BD平滑連接 A與圓心O的連線與豎直方向成37 角 MN是一段粗糙的水平軌道 小物塊與MN間的動摩擦因數(shù) 0 1 軌道其他部分光滑 最右側(cè)是一個半徑為r 0 4m的半圓軌道 C點是圓弧軌道的最高點 半圓軌道與水平軌道BD在D點平滑連接 已知重力加速度g 10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 1 求小物塊的拋出點離A點的高度h 2 若MN的長度為L 6m 求小物塊通過C點時所受軌道的彈力FN 3 若小物塊恰好能通過C點 求MN的長度L 1 2018重慶江津七校聯(lián)考 11 泥石流是在雨季由于暴雨 洪水將含有沙石且松軟的土質(zhì)山體經(jīng)飽和稀釋后形成的洪流 泥石流流動的全過程雖然只有很短時間 但由于其高速前進 具有強大的能量 因而破壞性極大 某課題小組對泥石流的威力進行了模擬研究 他們設(shè)計了如下的模型 如圖甲所示 在水平地面上放置一個質(zhì)量為m 4kg的物體 讓其在隨位移均勻減小的水平推力作用下運動 推力F隨位移變化的情況如圖乙所示 已知物體與地面間的動摩擦因數(shù) 0 5 g 10m s2 則 甲乙 1 物體在運動過程中的最大加速度為多少 2 在距出發(fā)點多遠處 物體的速度達到最大 3 物體在水平地面上運動的最大位移是多少 2 2018四川南充模擬 如圖所示 半徑為R 1m 內(nèi)徑很小的粗糙半圓管豎直放置 一直徑略小于半圓管內(nèi)徑 質(zhì)量為m 1kg的小球 在水平恒力F N的作用下由靜止沿光滑水平面從A點運動到B點 A B間的距離x m 當小球運動到B點時撤去外力F 小球經(jīng)半圓管道運動到最高點C 此時球?qū)ν廛壍膲毫N 2 6mg 然后垂直打在傾角為 45 的斜面上的D點 g 10m s2 求 1 小球在B點時的速度的大小 2 小球在C點時的速度的大小 3 小球由B到C的過程中克服摩擦力做的功 4 D點距地面的高度 答案 1 10m s 2 6m s 3 12J 4 0 2m 解析 1 小球從A到B過程 由動能定理得Fx m 0解得vB 10m s 2 在C點 由牛頓第二定律得mg FN m又據(jù)題有FN 2 6mg解得vC 6m s 3 由B到C的過程 由動能定理得 mg 2R Wf m m 解得克服摩擦力做的功Wf 12J 4 設(shè)小球從C點到打在斜面上經(jīng)歷的時間為t D點距地面的高度為h 則在豎直方向上有2R h gt2由小球垂直打在斜面上可知 tan45 聯(lián)立解得h 0 2m 方法技巧應用動能定理解題要注意 兩狀態(tài) 一過程 1 應用動能定理解題的要點是 兩狀態(tài) 一過程 即研究對象的始 末狀態(tài)和研究過程 關(guān)注這一過程的位置變化 受力變化及外力做功等信息 有些力在運動過程中不是始終存在的 若在物體的運動過程中包含多個物理過程 物體運動狀態(tài) 受力情況等均發(fā)生變化 則在考慮外力做功時 必須根據(jù)不同情況分別對待 2 對于多過程的運動 需要明確多個位置的速度或動能 既可分段研究 也可全過程研究 但要注意 狀態(tài) 與 過程 的對應關(guān)系 1 2018課標 14 6分 如圖 某同學用繩子拉動木箱 使它從靜止開始沿粗糙水平路面運動至具有某一速度 木箱獲得的動能一定 A 小于拉力所做的功B 等于拉力所做的功C 等于克服摩擦力所做的功D 大于克服摩擦力所做的功 答案A本題考查動能定理 由動能定理可知W拉 Wf Ek 0 因此 Ek W拉 故A正確 B錯誤 Ek可能大于 等于或小于Wf 選項C D錯誤 2 2018課標 19 6分 多選 地下礦井中的礦石裝在礦車中 用電機通過豎井運送到地面 某豎井中礦車提升的速度大小v隨時間t的變化關(guān)系如圖所示 其中圖線 分別描述兩次不同的提升過程 它們變速階段加速度的大小都相同 兩次提升的高度相同 提升的質(zhì)量相等 不考慮摩擦阻力和空氣阻力 對于第 次和第 次提升過程 A 礦車上升所用的時間之比為4 5B 電機的最大牽引力之比為2 1C 電機輸出的最大功率之比為2 1D 電機所做的功之比為4 5 答案AC在v t圖像中 圖線的斜率表示物體運動的加速度 而兩次提升過程變速階段加速度的大小都相同 即在v t圖像中 它們變速階段對應的圖線要么重合 要么平行 由圖中幾何關(guān)系可得 第 次所用時間t t0 即礦車上升所用時間之比為4 5 選項A正確 對礦車受力分析可知 當?shù)V車向上做勻加速直線運動時 電機的牽引力最大 即F mg ma 得F mg ma 即最大牽引力之比為1 1 選項B錯誤 在第 次提升過程中 電機輸出的最大功率P1 mg ma v0 在第 次提升過程中 電機輸出的最大功率P2 mg ma v0 即 選項C正確 對 兩次提升過程 由動能定理可知W mgh 0 即 選項D錯誤 3 2017課標 14 6分 如圖 一光滑大圓環(huán)固定在桌面上 環(huán)面位于豎直平面內(nèi) 在大圓環(huán)上套著一個小環(huán) 小環(huán)由大圓環(huán)的最高點從靜止開始下滑 在小環(huán)下滑的過程中 大圓環(huán)對它的作用力 A 一直不做功B 一直做正功C 始終指向大圓環(huán)圓心D 始終背離大圓環(huán)圓心 答案A本題考查功 圓周運動 考查學生的理解能力 推理能力 大圓環(huán)對小環(huán)的作用力總是沿大圓環(huán)半徑方向 與速度方向垂直 故大圓環(huán)對小環(huán)的作用力不做功 選項A正確 B錯誤 開始時大圓環(huán)對小環(huán)的作用力方向背離大圓環(huán)圓心 一段時間后作用力方向指向大圓環(huán)圓心 故選項C D錯誤 4 2016課標 20 6分 多選 如圖 一固定容器的內(nèi)壁是半徑為R的半球面 在半球面水平直徑的一端有一質(zhì)量為m的質(zhì)點P 它在容器內(nèi)壁由靜止下滑到最低點的過程中 克服摩擦力做的功為W 重力加速度大小為g 設(shè)質(zhì)點P在最低點時 向心加速度的大小為a 容器對它的支持力大小為N 則 答案AC由動能定理知 在P從最高點下滑到最低點的過程中mgR W mv2 在最低點的向心加速度a 聯(lián)立得a 選項A正確 在最低點時有N mg ma 所以N 選項C正確 5 2017課標 24 12分 為提高冰球運動員的加速能力 教練員在冰面上與起跑線相距s0和s1 s1 s0 處分別放置一個擋板和一面小旗 如圖所示 訓練時 讓運動員和冰球都位于起跑線上 教練員將冰球以初速度v0擊出 使冰球在冰面上沿垂直于起跑線的方向滑向擋板 冰球被擊出的同時 運動員垂直于起跑線從靜止出發(fā)滑向小旗 訓練要求當冰球到達擋板時 運動員至少到達小旗處 假定運動員在滑行過程中做勻加速運動 冰球到達擋板時的速度為v1 重力加速度大小為g 答案 1 2 求 1 冰球與冰面之間的動摩擦因數(shù) 2 滿足訓練要求的運動員的最小加速度