第一课时功功率.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,考纲展示,考向指南,知识点,要求,1,由于本章内容是物理学的主干知识，因此本章内容是高考考查的重点，考查的特点是：题量大、综合性强，而且还经常是高考的压轴题如本章知识与牛顿运动定律、圆周运动、动量守恒定律、电学知识等综合在一起考查,2,预计,2011,年对本章内容的考查还将以与其他主干知识的综合为主，热点依然是以动能定理、机械能守恒定律、功能关系、能的转化和守恒定律等考查的情景多与平抛运动、圆周运动相联系题型多为计算题，难度中等,功功率,动能做功跟动能改变的关系,(,动能定理,),重力势能重力做功跟重力势能改变的关系,弹性势能,机械能守恒定律,第一课时功功率,1,定义：力和物体在力的方向上,的乘积称为力对物体做的功,2,公式：,此公式只适用于恒力做功的计算,3,力做功的两个必要因素：力和,的位移,4,功是标量：功没有方向，但有正负之分,1,“,正功,”“,负功,”,的物理意义是什么？,“,正功,”“,负功,”,中的,“,、,”,号表示功的大小吗？,位移,力的方向上,W,Fs,cos,1,定义：功跟完成这些功所用,的比值,2,物理意义：描述做功的,3,公式,(1),P,，,P,为时间,t,内的,(2),P,F,v,cos,(,为,F,与,v,的夹角,),v,为平均速度，则,P,为,v,为瞬时速度，则,P,为,时间,快慢,平均功率,平均功率,瞬时功率,2,对机车的功率,P,F,v,式中,F,为机车的牵引力，还是机车的合外力？,4,额定功率：机械,时输出的,功率,5,实际功率：机械,时输出的功率，要求小于或等于,正常工作,最大,实际工作,额定功率,1.1,如图，质量为,m,的物体静止在倾角为,的斜面上，物体与斜面间的动摩擦因数为,，现使斜面水平向左匀速移动距离,s,，物体与斜面相对静止求：,(1),重力对物体做的功为多少？,(2),斜面对物体的弹力做的功为多少？,(3),摩擦力对物体做的功为多少？,(4),合力对物体做的总功为多少？,【,解析,】,物体受重力,mg,，支持力,F,N,，静摩擦力,F,f,三个力作用，画出物体的受力图，如图所示,列式：由力的平衡，静摩擦力,F,f,mg,sin,重力做功,W,G,mgs,cos,90,弹力做功,WF,N,F,N,s,cos(90,),摩擦力做功,WF,f,F,f,s,cos(180,),(1),重力做功,W,G,mgs,cos,90,0.,(2),弹力做功,WF,N,F,N,s,cos(90,),smg,cos,sin,.,(3),摩擦力做功为,W,Ff,F,f,s,cos(180,),smg,sin,cos,.,(4),W,总,W,G,WF,N,WF,f,0,smg,cos,sin,smg,sin,cos,0.,【,答案,】,(1)0,(2),smg,cos,sin,(3),smg,sin,cos,(4)0,2,1,飞行员进行素质训练时，抓住秋千杆由水平状态开始下摆，到达竖直状态的过程中如图所示，飞行员受重力的即时功率变化情况是,(,),A,一直增大,B,一直减小,C,先增大后减小,D,先减小后增大,【,解析,】,根据,P,G,v,cos,(,是杆与水平方向夹角,),，,0,时，,v,0,，,P,0,；,90,时，,cos,0,，,P,0,，其他情况,P,0.,【,答案,】,C,一、力做正功、负功的判断方法,1,根据力的方向和位移的方向的夹角,判断功的正负,夹角,功的正负,90,力对物体做正功,90,力对物体不做功,90,力对物体做负功或说成物体克服这个力做了功,2.,从能量角度入手，此法既适用于恒力做功，也适用于变力做功，关键应分析清楚能量转化情况，根据功是能量转化的量度，若有能量转化，则必有力对物体做功。,3,看力,F,与物体运动速度的方向之间的夹角,的大小，若,90,，则力,F,不做功；若,90,，则力,F,做正功；若,90,，则力,F,做负功,(,或者说物体克服力,F,做了功,),此法常用于判断曲线运动中力做功的情况,1,质量为,m,的物体，受水平力,F,的作用，在粗糙的水平面上运动，下列说法中正确的是,(,),A,如果物体做加速直线运动，,F,一定对物体做正功,B,如果物体做减速直线运动，,F,一定对物体做负功,C,如果物体做减速直线运动，,F,也可能对物体做正功,D,如果物体做匀速直线运动，,F,一定对物体做正功,【,解析,】,F,做正功还是负功，要看,F,的方向与位移方向是相同还是相反，当物体做加速或匀速直线运动时,F,的方向一定与位移方向相同；当物体做减速直线运动时包括两种情况，一种是力,F,方向与位移方向相反，,F,做负功，另一种情况是力,F,方向与位移方向相同,(,此时,F,小于摩擦力,),，,F,做正功选项,A,、,C,、,D,正确,【,答案,】,ACD,二、机动车辆启动的两种方式,过程,方式,恒定功率启动,恒定加速度启动,运动规律,加速度逐渐减小的变加速直线运动,(,对应下图中的,OA,段,),，,以,v,m,匀速直线运动,(,对应下图中的,AB,段,),以加速度,a,做匀加速直线运动,(,对应下图中的,OA,段,),匀加速运动能维持的时间,t,0,以,v,m,匀速直线运动，对应下图中的,BC,段,P,t,图象,v,t,图象,2.,关于汽车的运动，下面说法中正确的是,(,),A,汽车发动机功率一定时，牵引力大小一定与速度大小成正比,B,汽车发动机功率一定时，牵引力大小一定与速度大小成反比,C,在水平公路上行驶的汽车，若以额定功率工作，则汽车牵引力等于阻力时车速最大,D,如果汽车以发动机的恒定功率起动，则起动过程中汽车的加速度恒定,【,解析,】,发动机以一定功率工作时，根据,P,F,牵,v,得,F,牵,，可见牵引力跟速度大小成反比选项,A,错误，,B,正确,随着速度的增大，在功率一定时，牵引力逐渐减小，当牵引力等于阻力时，加速度为零，车速达到最大，即,P,额,F,v,m,.,选项,C,正确,如果汽车以恒定功率起动，由于开始阶段速度很小，牵引力很大，加速度很大，随着速度的增大，加速度逐渐减小，所以汽车做的是加速度逐渐减小的加速运动，而不是匀加速运动选项,D,错误,【,答案,】,BC,【,轻轻告诉你,】,思考,1.,“,正功,”,表示该力作为动力对物体做功,“,负功,”,表示该力作为阻力对物体做功表示,“,正功,”,、,“,负功,”,的,“,、,”,号不表示功的大小,思考,2.,F,为机车的牵引力，并非机车的合外力,(2009,年海南卷,),一物体在外力的作用下从静止开始做直线运动，合外力方向不变，大小随时间的变化如图所示设该物体在,t,0,和,2,t,0,时刻相对于出发点的位移分别是,s,1,和,s,2,.,速度分别是,v,1,和,v,2,，合外力从开始至,t,0,时刻做的功是,W,1,，从,t,0,至,2,t,0,时刻做的功是,W,2,，则,(,),A,s,2,5,s,1,，,v,2,3,v,1,B,s,2,9,s,1,，,v,2,5,v,1,C,s,2,5,s,1,，,W,2,8,W,1,D,v,2,3,v,1,，,W,2,9,W,1,常见的功的计算方法,(1),恒力做功,对恒力作用下物体的运动，力对物体做的功用,W,Fs,cos,求解,利用动能定理,(2),变力做功,用动能定理,W,E,k,或功能关系,W,E,求解，即用能量的增量等效代换变力所做的功,(,也可计算恒力功,),当变力的功率,P,一定时，可用,W,Pt,求功，如机车以恒定功率启动时,将变力做功转化为恒力做功,(3),总功的求法,总功等于合外力的功,先求出物体所受各力的合力,F,合,，再根据,W,总,F,合,s,cos,计算总功，但应注意,应是合力与位移,s,的夹角,总功等于各力做功的代数和,分别求出每一个力做的功：,W,1,F,1,s,1,cos,1,，,W,2,F,2,s,2,cos,2,，,W,3,F,3,s,3,cos,3,，,再把各个外力的功求代数和，即：,W,总,W,1,W,2,W,3,某一个力是否做功及做功的多少与物体的运动性质及有无其他力做功无关,1,1,：如图所示，质量为,m,的物体,P,放在光滑的倾角为,的直角劈上，同时用力,F,向右推劈，使,P,与劈保持相对静止，当前进的水平位移为,s,时，劈对,P,做的功为,(,),A,Fs,B,mg,sin,s,/2,C,mg,cos,s,D,mg,tan,s,【,解析,】,对,P,受力分析如图所示，因斜面光滑，劈对,P,做的功，即是弹力,F,N,对,P,做的功,而,F,1,mg,tan,故,W,F,1,s,mg,tan,s,故,D,项正确,【,答案,】,D,质量为,m,的物体静止在光滑水平面上，从,t,0,时刻开始受到水平力的作用力的大小,F,与时间,t,的关系如图所示，力的方向保持不变，则,(,),A,3,t,0,时刻的瞬时功率为,B,3,t,0,时刻的瞬时功率为,C,在,t,0,到,3,t,0,这段时间内，水平力的平均功率为,D,在,t,0,到,3,t,0,这段时间内，水平力的平均功率为,(1),首先判断待求的功率是瞬时功率还是平均功率,(2),平均功率的计算方法,瞬时功率的计算方法,P,F,v,cos,，,v,是,t,时刻的瞬时速度,2,1,：以恒力推物体使它在粗糙水平面上移动一段距离，力所做的功为,W,1,，平均功率为,P,1,，在末位置的瞬时功率为,P,t,1,，以相同的恒力推该物体使它在光滑的水平面上移动相同距离，力所做功为,W,2,，平均功率为,P,2,，在末位置的瞬时功率为,P,t,2,，则下面结论中正确的是,(,),A,W,1,W,2,B,W,1,W,2,C,P,1,P,2,D,P,t,1,P,t,2,【,解析,】,无论在粗糙水平面上还是在光滑水平面上，同样大的恒力移动相同的位移做功必相同，故,W,1,W,2,，故,A,错，,B,对但在光滑水平面上移动同样距离用的时间短，故,P,2,P,1,，所以,C,错,由,v,2,2,ax,知在光滑水平面上,a,大，移动相同位移获得的速度大，末位置的瞬时功率也大，故,D,正确,【,答案,】,BD,(17,分,),汽车发动机的额定功率为,60 kW,，汽车的质量为,5,10,3,kg,，汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重的,0.1,倍，,(,g,取,10 m/s,2,),，试求：,(1),若汽车保持额定功率不变从静止启动，汽车所能达到的最大速度是多大？当汽车的加速度为,2 m/s,2,时速度是多大？,(2),若汽车从静止开始，保持以,0.5 m/s,2,的加速度做匀加速直线运动，这一过程能维持多长时间？,【,解析,】,汽车运动中所受阻力大小为：,F,f,0.1,mg,(1,分,),(1),当,a,0,时速度最大，牵引力最小等于,F,f,大小,则最大速度,v,m,(2,分,),联立,解得：,v,m,12,m/s,.,(1,分,),设汽车加速度为,2 m/s,2,时牵引力为,F,1,由牛顿第二定律：,F,1,F,f,ma,(3,分,),此时汽车速度,v,1,(2,分,),联立,并代入数据得,v,1,4,m/s,.,(1,分,),(2),当汽车以,a,0.5 m/s,2,匀加速时，设牵引力为,F,2,.,由牛顿第二定律：,F,2,F,f,ma,(3,分,),汽车匀加速过程所能达到的最大速度,v,t,(2,分,),联立,并代入数据解得：,t,16 s,(2,分,),不管对哪种启动方式，机动车的功率均是指牵引力的功率，对启动过程的分析也都是用分段分析法，并且将牛顿第二定律和运动学公式相结合进行综合分析有时也应用动能定理求解,3,1,：在,2008,年四川汶川大地震抗震救灾活动中，为转移被困群众动用了直升飞机设被救人员的质量,m,80 kg,，所用吊绳的拉力最大值,F,m,1 200 N,，所用电动机的最大输出功率为,P,m,12 kW,，为尽快吊起被困群众，操作人员采取的办法是，先让吊绳以最大的拉力工作一段时间，而后电动机又以最大功率工作，被救人员上升,h,90 m,时恰好达到最大速度,(,g,取,10 m/s,2,),，试求：,(1),被救人员刚到达机舱时的速度；,(2),这一过程所用的时间,【,解析,】,(1),第一阶段绳以最大拉力拉着被救人员匀加速上升，当电动机达到最大功率时，功率保持不变，被救人员变加速上升，速度增大，拉力减小，当拉力与重力相等时速度达到最大由,P,m,F,T,v,m,mg,v,m,【,答案,】,(1)15,m/s,(2)7.75 s,1,如图所示，用恒力,F,拉着质量为,m,的物体沿水平面从,A,移到,B,的过程中，下列说法正确的是,(,),A,有摩擦力时比无摩擦力时,F,做的功多,B,有摩擦力时与无摩擦力时,F,做功一样多,C,物体加速运动时,F,做的功比减速运动时,F,做的功多,D,物体无论是加速、减速还是匀速，力,F,做的功一样多,【,解析,】,由功的公式,W,Fs,cos,可得力,F,对物体,m,做的功,W,F,s,，与有无摩擦无关，与物体是加速、减速还是匀速也无关，因此,B,、,D,正确,【,答案,】,BD,2,在雄壮的,中国人民解放军进行曲,中，胡锦涛主席乘国产红旗牌检阅车，穿过天安门城楼，经过金水桥，驶上长安街，检阅了,44,个精神抖擞、装备精良的地面方队若胡锦涛主席乘坐的国产红旗牌检阅车的额定功率为,P,，检阅车匀速行进时所受阻力为,F,f,，在时间,t,内匀速通过总长为,L,的,44,个精神抖擞、装备精良的地面方队，由此可知,(,),【,答案,】,D,3,2008,年,9,月,6,日，残奥会在北京开幕我国运动员侯斌坐在轮椅上靠自身牵引升空点燃主火炬该装置可简化为如图所示的定滑轮模型假设侯斌和轮椅的总质量为,m,，需要上升高度,h,点燃主火炬，设上升时间为,t,，不计一切摩擦和细绳质量，则,(,),A,若侯斌拉绳的拉力为,F,，则上升的加速度为,a,2,F,/,m,B,若侯斌以速度,v,匀速向下拉绳，则侯斌拉绳的功率等于,mg,v,C,若侯斌拉绳先加速后匀速最后减速到零，则在整个上升过程中，侯斌拉绳的力都一定不小于,mg,/2,D,若侯斌拉绳先加速后匀速最后减速到零，则在整个上升过程中，侯斌拉绳做功,W,mgh,【,解析,】,若侯斌拉绳的拉力为,F,，把轮椅和侯斌看做整体，则整体受到向上的拉力为,2,F,，由牛顿第二定律得,2,F,mg,ma,，则上升的加速度为,a,2,F,/,m,g,，选项,A,错误；若侯斌以速度,v,匀速向下拉绳，则侯斌拉绳的力,F,mg,/2,，拉绳的功率,P,F,v,mg,v,/2,，选项,B,错误；侯斌自身牵引升空是先加速后匀速最后减速到零，在加速上升阶段，侯斌的拉力大于,mg,/2,，匀速运动阶段，侯斌的拉力等于,mg,/2,，最后减速上升阶段侯斌的拉力小于,mg,/2,，选项,C,错误；对于整个上升过程，由动能定理得,W,mgh,0,，侯斌拉细绳做功,W,mgh,，选项,D,正确,【,答案,】,D,【,答案,】,BC,5,(2009,年四川卷,),图示为修建高层建筑常用的塔式起重机在起重机将质量,m,5,10,3,kg,的重物竖直吊起的过程中，重物由静止开始向上做匀加速直线运动，加速度,a,0.2 m/s,2,，当起重机输出功率达到其允许的最大值时，保持该功率直到重物做,v,m,1.02,m/s,的匀速运动取,g,10 m/s,2,，不计额外功求：,(1),起重机允许输出的最大功率；,(2),重物做匀速运动所经历的时间和起重机在第,2,秒末的输出功率,【,解析,】,(1),设起重机允许输出的最大功率为,P,0,，重物达到最大速度时，拉力,F,0,等于重力,P,0,F,0,v,m,F,0,mg,代入数据，有：,P,0,5.1,10,4,W,(2),匀加速运动结束时，起重机达到允许输出的最大功率，设此时重物受到的拉力为,F,，速度为,v,1,，匀加速运动经历时间为,t,1,，有：,P,0,F,v,1,F,mg,ma,v,1,at,1,由,，代入数据，得：,t,2,5 s,t,2 s,时，重物处于匀加速运动阶段，设此时速度为,v,2,，输出功率为,P,，则,v,2,at,P,F,v,2,由,，代入数据，得：,P,2.04,10,4,W,【,答案,】,(1)5.1,10,4,W,(2)2.04,10,4,W,