高考?xì)v史 第四單元 第1講 功和能功率知識(shí)研習(xí)課件 魯科版必修2

1、1．舉例說明功是能量轉(zhuǎn)化的量度，理解功和功率．2．通過實(shí)驗(yàn)，探究恒力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系．理解動(dòng)能和動(dòng)能定理，會(huì)用動(dòng)能定理解釋生活和生產(chǎn)中的現(xiàn)象．3．理解重力勢(shì)能，知道重力勢(shì)能的變化與重力做功的關(guān)系．,4．通過實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，理解機(jī)械能守恒定律．會(huì)利用機(jī)械能守恒定律分析生活和生產(chǎn)中的有關(guān)問題．5．了解自然界中存在多種形式的能量，知道能量守恒是最基本、最普遍的自然規(guī)律之一．6．通過能量守恒以及能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性，

2、認(rèn)識(shí)提高效率的重要性．了解能源與人類生存和社會(huì)發(fā)展的關(guān)系．知道可持續(xù)發(fā)展的重要意義．,本部分涉及的內(nèi)容是動(dòng)力學(xué)內(nèi)容的深化，其中動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒定律及功能關(guān)系是高考考查的熱點(diǎn)和重點(diǎn)．這部分內(nèi)容除單獨(dú)命題外，還常與圓周運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)、帶電粒子在電磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)、電磁感應(yīng)等內(nèi)容相結(jié)合．從題型上看，可以是選擇題，也可以是計(jì)算題．,要深刻理解有關(guān)的基本概念，牢固掌握應(yīng)用兩個(gè)定理解題的步驟，深入理解它們的內(nèi)涵和外延．學(xué)會(huì)將復(fù)雜的物理過程分解成若干

3、個(gè)子過程，分析每一個(gè)過程的始末運(yùn)動(dòng)狀態(tài)量及物理過程中力、加速度、速度、能量的變化．要學(xué)會(huì)建立相關(guān)物理模型，靈活運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律、動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒定律及能量轉(zhuǎn)化的方法提高解決實(shí)際問題的能力．,1．功(1)做功的兩個(gè)不可缺少的因素： 和物體在上發(fā)生的位移．(2)公式： (s表示力的作用點(diǎn)相對(duì)地面的位移)(3)單位：.1 J＝1 N·m.,物體受到力的作用,力的方向,W＝Fs.,焦耳,(

4、4)矢標(biāo)性：功是，但有正、負(fù)功之分，正功表示對(duì)物體做功，負(fù)功表示對(duì)物體做功．2．功率(1)定義：功跟完成這些功的比值．(2)物理意義：功率描述做功的，功率大則做功 ，功率小則做功．,平均功率,標(biāo)量,動(dòng)力,阻力,所用時(shí)間,快,慢,快慢,,②P＝Fvcosα中，若v為平均速度，則P為 ；v為瞬時(shí)速度，則P為；α為F與v的夾角．(4)額定功率：機(jī)械工作時(shí)輸出的功率．一般在機(jī)械

5、的銘牌上標(biāo)明．(5)實(shí)際功率：機(jī)械實(shí)際工作時(shí)輸出的功率．要求它小于等于額定功率．,平均功率,瞬時(shí)功率,正常,最大,考點(diǎn)一　判斷功的正、負(fù)的方法1．根據(jù)力和位移方向的夾角判斷．此法常用于恒力功的判斷．2．根據(jù)力和瞬時(shí)速度方向的夾角判斷．此法常用于判斷質(zhì)點(diǎn)做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)變力的功，夾角是銳角做正功，是鈍角做負(fù)功，是直角不做功．3．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)相聯(lián)系的物體做功的情況．,【案例1

6、】　(2009·廣東理科基礎(chǔ))物體在合外力作用下做直線運(yùn)動(dòng)的v­t圖象如圖所示．下列表述正確的是(　　)A．在0～1 s內(nèi)，合外力做正功B．在0～2 s內(nèi)，合外力總是做負(fù)功C．在1～2 s內(nèi)，合外力不做功D．在0～3 s內(nèi)，合外力總是做正功,【解析】　從圖象上可知，0～1 s內(nèi)物體的速度增大，動(dòng)能增大，合外力做正功，A項(xiàng)正確；同理分析，0～2 s內(nèi)合外力先做正功后做負(fù)功，B項(xiàng)錯(cuò)誤；1～2 s內(nèi)合外力做負(fù)功，C

7、項(xiàng)錯(cuò)誤；0～3 s內(nèi)合外力先做正功，后做負(fù)功，D項(xiàng)錯(cuò)誤．【答案】　A,【即時(shí)鞏固1】 如圖所示，物體沿弧形軌道滑下后進(jìn)入足夠長(zhǎng)的水平傳送帶，傳送帶以圖示方向勻速運(yùn)轉(zhuǎn)，則傳送帶對(duì)物體做功情況不可能的是(　　)A．始終不做功　　　　　　B．先做負(fù)功后做正功C．先做正功后不做功 D．先做負(fù)功后不做功,【解析】　要判斷傳送帶對(duì)物體的做功情況需分析物體所受摩擦力的可能方向．設(shè)傳送帶速度大小為v1，物體剛滑上傳送帶時(shí)的速度大小為

8、v2.①當(dāng)v1＝v2時(shí)，物體隨傳送帶一起勻速運(yùn)動(dòng)，故傳送帶與物體之間不存在摩擦力，即傳送帶對(duì)物體始終不做功，A正確．②當(dāng)v1v2時(shí)，物體相對(duì)傳送帶向左運(yùn)動(dòng)，物體受到的滑動(dòng)摩擦力方向向右，則物體先做勻加速運(yùn)動(dòng)直到速度達(dá)到v1，再做勻速運(yùn)動(dòng)，故傳送帶對(duì)物體先做正功后不做功，C正確．應(yīng)選B項(xiàng)．【答案】　B,考點(diǎn)二　幾種求功的方法1．恒力做功的求解方法用W＝Fscosα求解．處理方法有兩種，一是用力F乘以物體在力F方向上的分位移scosα

9、，二是用力F在位移s方向上的分力Fcosα乘以物體的位移s.2．合外力的功求解方法①先用平行四邊形定則求出合外力，再根據(jù)W＝F合scosα計(jì)算功．注意：α應(yīng)是合外力與位移s的夾角．②先分別求出各個(gè)外力的功：W1＝F1scosα1，W2＝F2scosα2…再把各個(gè)外力的功求代數(shù)和，即：W＝W1＋W2＋W3＋…,3．與勢(shì)能相關(guān)的力的功的求法如重力、彈簧的彈力、電場(chǎng)力等．它們的功與路徑無關(guān)，只與位移有關(guān)，或者說只與始、末點(diǎn)的位置有關(guān)．

10、它們的功可以根據(jù)對(duì)應(yīng)勢(shì)能的變化來求．4．變力做功的求解方法①用動(dòng)能定理W＝ΔEk或功能關(guān)系W＝ΔE(功是能量轉(zhuǎn)化的量度)即用能量的增量等效代換變力所做的功(可計(jì)算變力功或恒力功)．,作出變力F隨位移s變化的圖象，圖象與位移軸所圍的“面積”即為變力做的功．如圖(a)表示恒力F做的功W，圖(b)表示變力F做的功W.,【技巧提示】　恒力做功的大小只與F、s、α這3個(gè)量有關(guān)，與物體是否還受其他力、物體的速度、加速度等其他因素?zé)o關(guān)．,【案例2

11、】 如圖所示，一質(zhì)量為m=2.0 kg的物體從半徑為R=5.0 m的圓弧的A端，在拉力作用下沿圓弧緩慢運(yùn)動(dòng)到B端（圓弧AB在豎直平面內(nèi)）.拉力F大小不變，始終為15 N，方向始終與物體在該點(diǎn)的切線成37°角.圓弧所對(duì)應(yīng)的圓心角為60°，BO邊為豎直方向，g取10 m/s2.求這一過程中：,（1）拉力F做的功；（2）重力mg做的功；（3）圓弧面對(duì)物體的支持力做的功；（4）圓弧面對(duì)物體的摩擦力做的功.,【解析】（1

12、）將圓弧 分成很多小段l1、l2、l3……ln，拉力在每小段上做的功為W1、W2、W3……Wn，因拉力F大小不變，方向始終與物體在該點(diǎn)的切線成37°角，所以W1=F1lcos37°W2=Fl2cos37°W3=Fl3cos37°……Wn=Flncos37°,,所以WF=W1+W2+…+Wn=Fcos37°（l1+l2+…+ln）=Fcos37°

13、 R=62.8 J. （2）重力mg做的功WG=-mgR（1-cos60°）= -50 J.（3）物體受的支持力N始終與物體的運(yùn)動(dòng)方向垂直，所以WN=0.（4）因物體在拉力F作用下緩慢移動(dòng)，動(dòng)能不變，由動(dòng)能定理WF+WG+Wf=0所以Wf=-（WF+WG）= -12.8 J.【答案】（1）62.8 J（2）-50 J（3）0（4）-12.8 J,,【即時(shí)鞏固2】如圖所示，質(zhì)量為m的物體沿傾角為α的粗糙斜面下滑了

14、一段距離s，物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，試求物體所受各力在下滑過程中對(duì)物體所做的功及這些力所做的總功.,【解析】物體下滑過程中受重力G、彈力F1、滑動(dòng)摩擦力F2作用，如圖所示.重力做功W=mgscos（90°-α）=mgssinα,彈力做功W1=Flscos90°=0,摩擦力做功為W2=F2scos180°=-μmgscosα.外力所做的總功為W總=W+W1+W2=mgs（sinα-μcosα

15、）.【答案】重力做功為mgssinα彈力做功為零摩擦力做功為-μmgscosα 總功為mgs（sinα-μcosα）,【案例3】　如圖所示，某人用大小不變的力F拉著放在光滑平面上的物體，開始時(shí)與物體相連的繩和水平面間的夾角是α，當(dāng)拉力F作用一段時(shí)間后，繩與水平面間的夾角為β.已知圖中的高度是h，求繩的拉力T對(duì)物體所做的功．(假定繩的質(zhì)量、滑輪質(zhì)量及繩與滑輪間的摩擦不計(jì)．),【技巧點(diǎn)撥】　作用在物體上的拉力T大小不變，方向變化，是變

16、力做功問題．人對(duì)繩的拉力F對(duì)繩做的功就等于繩的拉力T對(duì)物體做的功，而F的大小和方向都不變，利用等效法改變研究對(duì)象，就把求T變力做功問題轉(zhuǎn)化為求恒力F對(duì)繩做功的問題．,【即時(shí)鞏固3】　人在A點(diǎn)拉著繩通過一定滑輪吊起質(zhì)量為m＝50 kg的物體，如圖所示，開始時(shí)繩與水平方向的夾角為60°，人勻速提起重物由A點(diǎn)沿水平方向運(yùn)動(dòng)s＝2 m而到達(dá)B點(diǎn)，此時(shí)繩與水平方向成30°角，求人對(duì)繩的拉力做了多少功？(取g＝10 m/s2),

17、【解析】　人對(duì)繩的拉力大小雖然始終等于物體的重力，但方向卻時(shí)刻在變，而已知的位移s又是人沿水平方向走的距離，所以無法利用W＝Fscosα直接求拉力做的功．若轉(zhuǎn)換一下研究對(duì)象則不難發(fā)現(xiàn)：人對(duì)繩的拉力的功與繩對(duì)物體的拉力的功相等，而繩對(duì)物體的拉力是恒力．這種轉(zhuǎn)換研究對(duì)象的辦法也是求變力做功的有效途徑之一．,【答案】　732 J,【案例4】（2011·海南高考）一質(zhì)量為1 kg的質(zhì)點(diǎn)靜止于光滑水平面上，從t=0時(shí)起，第1秒內(nèi)受到2

18、N的水平外力作用，第2秒內(nèi)受到同方向的1 N的外力作用.下列判斷正確的是（ ）A.0~2 s內(nèi)外力的平均功率是 WB.第2 s內(nèi)外力所做的功是 JC.第2 s末外力的瞬時(shí)功率最大D.第1 s內(nèi)與第2 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)動(dòng)能增加量的比值是,,,,【解析】由題意質(zhì)點(diǎn)所受的水平外力即為合力，則知質(zhì)點(diǎn)在這2秒內(nèi)的加速度分別為a1=2 m/s2、a2=1 m/s2，則質(zhì)點(diǎn)在第1 s末與第2 s末的速度分別為v1=2 m/s、

19、v2=3 m/s，每一秒內(nèi)質(zhì)點(diǎn)動(dòng)能的增加量分別為ΔEk1= =2 J、ΔEk2= =2.5 J，D正確.再由動(dòng)能定理可知第2 s內(nèi)與0~2 s內(nèi)外力所做功分別為W2=ΔEk2=2.5 J、W= -0=4.5 J，,,,,則在0~2 s內(nèi)外力的平均功率P= =2.25 W，A正確，B錯(cuò)誤.由P=Fv知質(zhì)點(diǎn)在第1 s末與第

20、2 s末的瞬時(shí)功率分別為P1=4 W、P2=3 W，故C錯(cuò)誤. 【答案】A、D,,【即時(shí)鞏固4】　如圖所示，重物的質(zhì)量為1 kg，動(dòng)滑輪質(zhì)量不計(jì)，豎直向上拉動(dòng)細(xì)繩，使重物從靜止開始以5 m/s2的加速度上升，則拉力F在1 s內(nèi)對(duì)物體做的功為多大？拉力F在1 s末的瞬時(shí)功率是多大？(g取10 m/s2),考點(diǎn)四　機(jī)動(dòng)車輛起動(dòng)的兩種方式1．機(jī)車以恒定功率起動(dòng)的運(yùn)動(dòng)過程,2．機(jī)車以恒定加速度起動(dòng)的運(yùn)動(dòng)過程,【案例5】　(2009·

21、;四川理綜)圖示為修建高層建筑常用的塔式起重機(jī)．在起重機(jī)將質(zhì)量m＝5×103 kg的重物豎直吊起的過程中，重物由靜止開始向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度a＝0.2 m/s2，當(dāng)起重機(jī)輸出功率達(dá)到其允許的最大值時(shí)，保持該功率直到重物做vm＝1.02 m/s的勻速運(yùn)動(dòng)．g取10 m/s2，不計(jì)額外功．求：(1)起重機(jī)允許輸出的最大功率．(2)重物做勻加速運(yùn)動(dòng)所經(jīng)歷的時(shí)間和起重機(jī)在第2秒末的輸出功率．,【解析】　(1)設(shè)起重機(jī)

22、允許輸出的最大功率為P0，重物達(dá)到最大速度時(shí)拉力F0等于重力．P0＝F0vm.①F0＝mg.②代入數(shù)據(jù)，有：P0＝5.1×104 W．③(2)勻加速運(yùn)動(dòng)結(jié)束時(shí)，起重機(jī)達(dá)到允許輸出的最大功率，設(shè)此時(shí)重物受到的拉力為F，速度為v1，勻加速運(yùn)動(dòng)經(jīng)歷時(shí)間為t1，有：,P0＝Fv1，④F－mg＝ma，⑤v1＝at1.⑥由③④⑤⑥，代入數(shù)據(jù)，得：t1＝5

23、s．⑦t＝2 s時(shí)，重物處于勻加速運(yùn)動(dòng)階段，設(shè)此時(shí)速度為v2，輸出功率為P，則v2＝at，⑧P＝Fv2.⑨由⑤⑧⑨，代入數(shù)據(jù)，得：P＝2.04×104 W.【答案】　(1)5.1×104 W　(2)2.04×104 W,【即時(shí)鞏固5】　質(zhì)量為m＝5×103 kg的汽車在水平公路上行駛，阻力是車重的10%.讓車保持額定功率為60 kW從靜止開始起動(dòng)．(1)若以額定