山東省冠縣武訓(xùn)高級(jí)中學(xué)高三物理總復(fù)習(xí) 功和功率課件.ppt

5 1功和功率 高三總復(fù)習(xí)必修2 第五章機(jī)械能守恒定律 一 功 1 定義 一個(gè)物體受到力的作用 并在力的方向上發(fā)生了一段位移 物理學(xué)中就說(shuō)這個(gè)力對(duì)物體做功 2 做功兩個(gè)要素 力和物體在力的方向上發(fā)生的位移 做不做功與物體自身運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān) 是勻速還是變速無(wú)關(guān) 位移是指對(duì)地位移 例 如圖所示 用恒力f拉著質(zhì)量為m的物體沿水平面從a移到b的過(guò)程中 下列說(shuō)法正確的是 a 有摩擦力時(shí)比無(wú)摩擦力時(shí)f做的功多b 有摩擦力時(shí)與無(wú)摩擦力時(shí)f做功一樣多c 物體加速運(yùn)動(dòng)時(shí)f做的功比減速運(yùn)動(dòng)時(shí)f做的功多d 物體無(wú)論是加速 減速還是勻速 力f做的功一樣多 bd 1 如圖所示 質(zhì)量為m的木塊放在傾角為 的斜面上與斜面一起水平向左勻速運(yùn)動(dòng) 木塊 a 對(duì)斜面的壓力大小為mgsin b 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d 所受的摩擦力方向可能沿斜面向下 c b 2 如圖所示 小物塊位于光滑的斜面上 斜面位于光滑水平地面上 從地面上看 在小物塊沿斜面下滑過(guò)程中 斜面對(duì)小物塊的作用力 a 垂直于接觸面 不做功b 垂直于接觸面 做負(fù)功c 不垂直于接觸面 做負(fù)功d 不垂直于接觸面 做正功 4 如圖所示 在加速向左運(yùn)動(dòng)的車廂中 一個(gè)人沿車前進(jìn)方向推車廂 已知人與車廂始終保持相對(duì)靜止 那么人對(duì)車廂做功的情況是 a 做正功b 做負(fù)功c 不做功d 無(wú)法確定 解析 人隨車加速 車廂給人的作用力 手和腳兩部分之和 向前 由牛頓第三定律可知人給車廂的作用力向后 所以人對(duì)車廂做負(fù)功 b 一 功 2 功與能量相聯(lián)系 是過(guò)程量 談到力 必須指明是哪個(gè)力 在哪個(gè)過(guò)程上做的功 3 功是標(biāo)量 但有正負(fù) 正負(fù)是區(qū)分誰(shuí)對(duì)誰(shuí)做功的問(wèn)題 運(yùn)算是進(jìn)行代數(shù)相加減 公式w fscos 為f與s的夾角 功的單位是焦耳 j 1 若 0 表示力對(duì)物體做 功 2 若 90 則w 0 表示力對(duì)物體 3 若90 180 則w 0 表示力對(duì)物體做 正 不做功 負(fù)功 力對(duì)物體做正功 即外界給物體輸入能量 力是動(dòng)力 力對(duì)物體不做功 即外界和物體間無(wú)能量交換 力對(duì)物體做負(fù)功 即物體向外界輸出能量 力是阻力 4 合力的功 1 各個(gè)力分別對(duì)物體所做功的代數(shù)和 2 先求出合外力 再由公式w f合scos 求合外力的功 3 用動(dòng)能定理求解 7 變力做功的計(jì)算 1 用動(dòng)能定理或功能關(guān)系求解 4 將變力的功轉(zhuǎn)化為恒力的功 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 如滑動(dòng)摩擦力 空氣阻力做功等 2 當(dāng)變力的功率p一定時(shí) 用w pt求功 如機(jī)車牽引力做的功 當(dāng)力的方向不變 大小隨位移做線性變化時(shí) 可先求出力對(duì)位移的平均值f 再由w fscos 計(jì)算 如彈簧的彈力做功 3 作f x圖象 圖線與x軸所夾的 面積 即為變力所做的功 3 恒力的計(jì)算 如圖所示 質(zhì)量為m的物體靜止在傾角為 的斜面上 物體與斜面的動(dòng)摩擦因數(shù)為 現(xiàn)使斜面水平向左勻速移動(dòng)距離l 求 1 摩擦力對(duì)物體做的功為多少 物體與斜面相對(duì)靜止 2 斜面對(duì)物體的彈力做的功為多少 3 重力對(duì)物體做的功為多少 4 斜面對(duì)物體做的功又是多少 各力對(duì)物體所做的總功是多少 1 wf mglsin cos 2 wn mglcos sin 3 wg 0 4 w斜 0 w總 0 4 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(kāi)始時(shí)與物體相連的繩和水平面間的夾角是 當(dāng)拉力f作用一段時(shí)間后 繩與水平面間的夾角為 已知圖中的高度是h 求繩的拉力對(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) b 解析 拉力f的功等效為圖中f1 f2兩個(gè)恒力做功的代數(shù)和 即w f2l f1lcos60 而f1 f2 f 100n 所以w fl 1 cos60 150j 即b選項(xiàng)正確 6 如圖所示 一質(zhì)量為m的小球用長(zhǎng)為l的輕繩懸掛于o點(diǎn) 1 若小球在水平拉力f的作用下從平衡位置p點(diǎn)緩慢地移動(dòng)到q點(diǎn) 此時(shí)懸線與豎直方向的夾角為 求拉力f所做的功為多大 1 wf mgl 1 cos 2 wf flsin 2 若小球在水平恒力f作用下由p點(diǎn)移動(dòng)到q點(diǎn) 此時(shí)懸線與豎直方向的夾角為 求拉力f所做的功為多大 c 8 如圖所示 一質(zhì)量為m 2 0kg的物體從半徑為r 5 0m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15n 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10m s2 求 拉力f做的功 9 某人從井中勻速提水 水面距井口 10 水和桶共重200 提桶的繩子長(zhǎng)10 重20 求提上一桶水人做多少功 圖線與坐標(biāo)軸包圍的面積值就是人做功的數(shù)值 所以人做功 2 1 103 分析 在提水的過(guò)程中 人的拉力是變力 屬于變力做功問(wèn)題 雖不能直接用 x 但可轉(zhuǎn)化成 x圖線進(jìn)行計(jì)算 10 質(zhì)量為m2的木板靜止在地面上 質(zhì)量為m1的物體以速度v滑上m2 m1和m2之間摩擦力f保持不變 當(dāng)m1在m2上滑動(dòng)一段距離l 相對(duì)位移 這個(gè)過(guò)程中 a 當(dāng)m2沒(méi)有位移 則m2對(duì)m1做負(fù)功fl m1對(duì)m2不做功b 若m2移動(dòng)了s 則m2對(duì)m1做負(fù)功f l s m1對(duì)m2做正功fsc 不管m2有無(wú)運(yùn)動(dòng) 摩擦力對(duì)m1做負(fù)功 m2做正功值做功值總是相等的d 不管m2有無(wú)運(yùn)動(dòng) 摩擦力對(duì)系統(tǒng)做負(fù)功fl abd 摩擦力與作用力反作用力做功 摩擦力與作用力反作用力做功 1 作用力與反作用力做功不一定大小相等 方向相反 可一正一負(fù) 同為正功 同為負(fù)功 不做功 一個(gè)做功一個(gè)不做功 2 摩擦力不一定總做負(fù)功 3 一對(duì)相互作用的摩擦力對(duì)系統(tǒng)做的總功多少與路徑無(wú)關(guān) 是負(fù)值 w ffx相對(duì) 二 功率 1 定義 功跟完成這些功所用時(shí)間的比值 2 物理意義 功率表示做功的快慢 功率大則做功快 功率小則做功慢 3 矢標(biāo)量 功率是標(biāo)量 只有大小 沒(méi)有方向 4 計(jì)算式 1 p p為時(shí)間t內(nèi)的平均功率 2 p fvcos v為平均速度 則p為平均功率 v為瞬時(shí)速度 則p為瞬時(shí)功率 為f與v的夾角 5 額定功率 機(jī)械長(zhǎng)時(shí)間正常工作時(shí)的最大輸出功率 一般在機(jī)械的銘牌上標(biāo)明 6 實(shí)際功率 機(jī)械實(shí)際工作時(shí)輸出的功率 要小于等于額定功率 說(shuō)明 某一過(guò)程的功率指平均功率 某一時(shí)刻的功率指瞬時(shí)功率 11 功率的計(jì)算 如圖所示 一質(zhì)量為m的物體 從傾角為 的光滑斜面頂端由靜止下滑 開(kāi)始下滑時(shí)離地高度為h 當(dāng)物體滑至斜面底端時(shí)重力的瞬時(shí)功率為 整個(gè)過(guò)程的平均功率為 12 質(zhì)量為m 0 5kg的物體從高處以水平的初速度v0 5m s拋出 在運(yùn)動(dòng)t 2s內(nèi)重力對(duì)物體做的功是多少 這2s內(nèi)重力對(duì)物體做功的平均功率是多少 2s末 重力對(duì)物體做功的瞬時(shí)功率是多少 g取10m s2 w 100j p平 50w p舜 100w 13 一根質(zhì)量為m的直木棒 懸掛在o點(diǎn) 有一只質(zhì)量為m的猴子抓著木棒 如圖7所示 剪斷懸掛木棒的細(xì)繩 木棒開(kāi)始下落 同時(shí)猴子開(kāi)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 忽略空氣阻力 則圖7所示的四個(gè)圖象中能正確反映在這段時(shí)間內(nèi)猴子做功的功率隨時(shí)間變化的關(guān)系的是 b p mgv mgat 三 機(jī)動(dòng)車輛啟動(dòng)的問(wèn)題 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為60kw 汽車的質(zhì)量為5 103kg 汽車在水平路面上行駛時(shí) 阻力是車重的0 1倍 g取10m s2 試求 1 若汽車保持額定功率不變從靜止啟動(dòng) 汽車所能達(dá)到的最大速度是多大 當(dāng)汽車的加速度為2m s2時(shí)速度是多大 2 若汽車從靜止開(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 1 vm 12m s v 4m s 2 t 16s 14 機(jī)動(dòng)車功率的分析與計(jì)算 15 機(jī)動(dòng)車功率的分析與計(jì)算 一輛汽車質(zhì)量為1 103kg 最大功率為2 104w 在水平路面由靜止開(kāi)始做直線運(yùn)動(dòng) 最大速度為v2 運(yùn)動(dòng)中汽車所受阻力恒定 發(fā)動(dòng)機(jī)的最大牽引力為3 103n 其行駛過(guò)程中牽引力f與車速的倒數(shù)的關(guān)系如圖所示 試求 1 根據(jù)圖線abc判斷汽車做什么運(yùn)動(dòng) 2 v2的大小 3 整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最大加速度 4 當(dāng)汽車的速度為10m s時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率為多大 1 圖線ab段汽車做勻加速直線運(yùn)動(dòng) 圖線bc段汽車做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng) 直至達(dá)到最大速度v2 此后汽車做勻速直線運(yùn)動(dòng) 2 v2 20m s 3 a 2m s2 4 pm 2 104w 1 2010 湛江模擬 如圖所示 一物體分別沿ao bo軌道由靜止滑到底端 物體與軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同 物體克服摩擦力做功分別為w1和w2 則 a w1 w2b w1 w2c w1 w2d 無(wú)法比較 b 2 2010年1月23日下午 30輛純電動(dòng)客車投入到合肥市18路公交線運(yùn)營(yíng) 這標(biāo)志著國(guó)內(nèi)首條純電動(dòng)公交線路正式開(kāi)通 公交車在平直的公路上行駛 某一段時(shí)間內(nèi)公交車的功率隨時(shí)間的變化如圖所示 設(shè)公交車運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的阻力不變 則在這一段時(shí)間內(nèi)公交車的運(yùn)動(dòng)情況可能是 a 勻速直線運(yùn)動(dòng)b 勻加速直線運(yùn)動(dòng)c 加速度增加的加速直線運(yùn)動(dòng)d 加速度減小的加速直線運(yùn)動(dòng) ad 3 將