高考物理一轮复习 第五章 机械能 课时1 功和功率课件 新人教版.pdf

第五章机械能洞悉目标知识内容试求 一考要历次考题2016 年4 月2016 年10 月2017 年4 月2017 年11 月2018 年4 月2018 年11 月2019 年4 月2020 年1 月1.追寻守恒量能量b2.功C103.功率C104.重力势能C41355.弹性势能b20.6.动能和动能 定理d204,202013,20202020,222 0,2 17.机械能守恒 定律d20201258.能量守T旦定 律与能源d实验:探究做 功与物体速度 变化的关系V17(1)17(1)实验:验证机 械能守恒定律V17(2)17(2)*考纲解读1.会判断功的正负，会计算恒力的功和变力的功。2.理解功率的两个公式P二上和P=Fv,能利用P=Fv计算瞬时功率。t3.理解重力势能的概念,并能计算。会定性分析决定弹簧弹性势能大小的相关 因素。4.会运用动能定理解决单个物体的多过程问题。会运用动能定理求变力所 做的功。5.掌握机械能守恒定律,并能熟练应用解决实际问题。A6.知道各种不同形式的能及能源。会用能量守恒的观点分析、解决实点问题。命题方向1.对功和功率等基本概念的考查往往涉及对概念的理解,一般以选择题的形式2.动能定理是考查的重点,考查形式有选择题,也有计算题。计算题中单纯考查 动能定理的题目较少,往往与其他知识综合在一起考查。有时与电流及电磁感 应相结合命题。3.机械能守恒定律的考查往往出现在综合题中，主要考查其在生产、生活和科 技中的应用，题目中经常会涉及牛顿运动定律、平抛运动、圆周运动等知识。，道课时1功和功率基础梳理一、功1.定义:如果作用于某物体的恒力大小为F,该物体沿力的方向运动,经过位移1,则F与1的乘积叫做恒力F的功,简称功。2.做功的两个不可缺少的因素:W和力的方向上发生的位移3.公式：W二Fic o s，。其中F为恒力，a为F与1方向的夹角，该公式适用恒力做功。4.单位：焦耳，1 J=1 N-mo5.功的正负的意义功是标量，但有正负之分,正功表示动力对物体做功，负功表示对 物体做功。(2)一个力对物体做负功,往往说成是物体 克服这个力 做功(筋绝对值)o6.功的正负的确定公式W=Fic o s c i中，a为F与1的夹角。(1)若0。Wa 90,则W0,表示力对物体做 正功。(2)若a=90,则20,表示力对物体 不做功。(3)若90 a 180,则W0.表示力对物体做负功。二、功率1.定义：功 跟完成这叱功所用 时间 的比值。2.物理意义：功率表示做功的快慢，功率大则表示力对物体做功4,功率小则表示力对物体做功1_O3.功率:是标量，只有大小，没有5o4.计算式(1)P=,P为时间t内的 平均功率。-贝鹏平均功率(2)P=Fvc o s a-贝5.额定功率:机械长时间正常工作时的最大输出功率。一般在机械的铭牌上 标明。6.实际功率:机械实际工作时输出的功率,一般要求小于等于额定功率。温馨提示:发动机的功率是指发动机的牵引力的功率，而不是机车所受合力 的功率。夯实考点考点一功的理解1.把握“功是能量转化的量度”这一要点，做功意味着能量的转移与转化，做 多少功,相应就有多少能量发生转移或转化。2.功的公式式二Fic o s a o说明：(1)公式只适用于恒力做功，1指的是物体相对地面的位移。F和1是对应同一个物体的。(3)某力做的功仅由F,1和o c决定,与其他力是否存在以及物体的运动情况都 无关。3.判断力做功正负的三种方法若物体做直线运动,则依据力与位移的夹角来判断。此法常用于恒力做功的若物体做曲线运动，则依据F与瞬时速度v的方向夹角来判断。当0。90时，力对物体做正功；当90。a W2,PPP2C.W1$2,PtP2B.W1M P1FD.Wi=W2,PX=P2解析：由于两次均为匀速运动，扶梯对人只有支持力作用，且大小等于人的 重力。而第二次扶梯载人上升的高度小于第一次,相当于人随扶梯升到一定 的高度后，扶梯突然停止,人再相对于静止扶梯向上运动。当人相对于静止 扶梯向上走时，扶梯对人是不做功的。所以有川2到1。又功率P=Fv,而两次力 的作用点沿力方向的分速度相同，所以两次扶梯对人做功的功率相同。考点五 机车启动问题1.两种启动方式比较0A段过程分析尸（不变）v t=F=-1V=_ 一 1CL Vma=-不变=F不变二.父mP=Fv t 直到 P 额=Fvi运动 性质加速度减小的加速直线运动匀加速直线运动，维持时间加二工 aAB段过程 分析PF=F 阻=a=0=F 阻=%v t=F!=a=v m运动 性质以.匀速直线运动加速度减小的加速直线运动BC段无F=F阻=a=0n以vm=做匀速直线运动 4且2.三个重要关系式P(1)无论哪种启动过程,机车的最大速度都等于其匀速运动时的速度，即Vm=O4且机车以恒定加速度启动时,匀加速过程结束时功率最大,速度不是最大,即_P/_ PV-Vm-OF 不阻(3)机车以恒定功率运行时,牵引力做的功W二Pt,由动能定理得Pt-F阻x=A Ek，此式经常用于求解机车以恒定功率启动过程的位移或速度。典例5 一辆汽车在平直公路上从静止开始运动,假设汽车的功率保持不变,所受的阻力恒定,则下列说法正确的是（）A.汽车一直做匀加速运B.汽车先匀加速运动,后匀速运动C.汽车速度越来越大D.牵引力与速度成反比解析：根据P=Fv知，功率不变,速度增大,则牵引力减小，根据三工 m知,加速度减小，当加速度减小到零后，做匀速直线运动。所以汽车做加速度越来越小的加速运动，直至匀速运动，故A,B,C错误；由F=二知，当功率 vP不变时，F与v成反比，故D正确。答案:D变式5:一辆质量为m的汽车,在平直的公路上行驶时的功率恒为P,受到的阻 力也恒定不变,当汽车经过甲地速度达到vi时，仍在加速行驶,汽车经过乙地 速度达到V2时，恰好变为匀速行驶，下列说法正确的有（A）一PA.可根据F2=和F2=f求出阻力fB.可根据t二上求出汽车从甲地到乙地的时间tC.可根据Fi=和Ff二ma1求出汽车从出发点到甲地的加速度ai 匕2 _ 2 D.可根据x=求出甲、乙两地间的位移x2a解析：由于功率恒定，根据P=Fv得,汽车启动过程中的牵引力逐渐减小，是加 速度逐渐减小的变加速运动,有关匀变速运动的规律不再适用，故B,D错误;P=Fv和尸合=1112均反映的是瞬时关系，所以A正确，C错误。课堂训练1.（正功负功的判断）一人乘电梯从1楼到30楼,在此过程中经历了先加速,后匀速，再减速的运动过程，则电梯支持力对人做功情况是（D）A.加速时做正功,匀速时不做功,减速时做负功B.加速时做正功,匀速和减速时做负功C.加速和匀速时做正功,减速时做负功D.始终做正功解析：电梯上升的过程中，电梯对人的支持力方向一直向上，而位移也总是 向上，与加速或匀速无关，力的方向与位移的方向相同，由功的定义可得电 梯支持力对人做正功。2.（几个常见力做的功）某飞船返回舱进入大气层后，在离地面20 km处打开减速伞，如图所示。在返回舱减速下降的过程中（A）_ A.合力做负功B.重力做负功 gC.空气阻力做正功D.伞绳拉力做正功解析：返回舱减速下降,合力方向向上，做负功，A选项正确。重力做正功，空 气阻力做负功,伞绳拉力做负功，B,C,D选项错误。3.(功的计算)如图所示,匈牙利大力士希恩考若尔特曾用牙齿拉动50 t的 A32 0客机。他把一条绳索的一端系在飞机下方的前轮处,另一端用牙齿紧 紧咬住，在52 s的时间内将客机拉动了约40 m。假设大力士牙齿的拉力约 为5X103 n,绳子与水平方向的夹角0约为30。，则飞机在被拉动的过程中(B)A.重力做功约为2.0X107 jB.拉力做功约为1.7X105 jC.克服阻力做功约为L 5X105 JD.合外力做功约为2.0X105 j解析：重力做功Wg=O,A选项错误;拉力做功Wf=F1cos 0=5 x 103 x 40 x c o s 30 J-1.7 x 105 J,B选项正确；由动能定理,有WF-Wf=AEk=0,所以合外力做功为零，克服阻力做功Wf=W 1.7 x 105 J,C,D选项错误。4.（功率的计算）如图所示,细线的一端固定于0点,另一端系一小球,在水平拉 力作用下，小球以恒定速率在竖直平面内由A点运动到B点,在此过程中拉力的 瞬时功率变化情况是（a）A.逐渐增大 B.逐渐减小 、坊C.先增大,后减小D.先减小,后增大 解析：小球速率恒定，由动能定理知，拉力做的功与克服重力做的功始终相等,将小球的速度分解,可发现小球在竖直方向上的分速度逐渐增大,重力的瞬时 功率也逐渐增大,则拉力的瞬时功率也逐渐增大,A项正确。5.(机车启动)一辆初速度为V。的电动玩具汽车保持功率不变驶上一斜坡。若 汽车受到的阻力保持不变，则在此上坡的过程中，汽车的v-t图象不可能是(B)解析:初速度为v0的电动玩具汽车保持功率不变驶上一斜坡后,若牵引力等于 汽车受到的阻力和重力沿斜坡分力之和，则汽车做匀速直线运动，汽车的V-t 图象可能是图A;若牵引力大于汽车受到的阻力和重力沿斜坡分力之和，则汽 车先加速运动后做匀速直线运动，汽车的v-t图象可能是图C;若牵引力小于汽 车受到的阻力和重力沿斜坡分力之和，则汽车先减速运动后做匀速直线运动,汽车的v-t图象可能是图D。图B不可能。题试做1.（2018全国II卷,14）如图，某同学用绳子拉动木箱，使它从静止开始沿粗糙水平路面运动至具有某一速度。木箱获得的动能一定（A）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解析：由题意知,W-W=Ek-0,则川拉尤口选项A正确，B错误;W克与Ek的大小关 系不确定,选项C,D错误。2.（2017浙江11月选考，10）如图所示,质量为60 kg的某运动员在做俯卧撑运动,运动过程中可将她的身体视为一根直棒。已知重心在c点,其垂线与脚、两手 连线中点间的距离O a,O b分别为0.9 m和0.6 mo若她在1 min内做了30个俯卧 撑，每次肩部上升的距离均为0.4 m,则克服重力做的功和相应的功率约为（g取 10 N/kg)(B)A.430 J,7 W B.4 300 J,70 WC.72 0 J,12 W D.7 2 00 J,12 0 WZ?0 Q解析:设每次俯卧撑中，重心变化的高度为h,根据相似三角形=2,解得0.4 0.9+0.6h=0.24 mo 一次俯卧撑中，克服重力做功归n)g h=60X 10X 0.2 4 J=144 J,所以一分钟内克服重力做功为W总=30X 144 J=4 320 J,功率P=巴 W。70 MB正确。603.（2018天津卷,10）我国自行研制、具有完全自主知识产权的新一代大型喷 气式客机C 9 19首飞成功后,拉开了全面试验试飞的新征程，假设飞机在水平跑 道上的滑跑是初速度为零的匀加速直线运动，当位移x=L 6X103 m时才能达到 起飞所要求的速度v=80 m/s,已知飞机质量m=7.O XIO,kg,滑跑时受到的阻 力为自身重力的0.1倍,重力加速度取g=10 m/s2o求飞机滑跑过程中：(1)加速度a的大小;解析：飞机滑跑过程中做初速度为零的匀加速直线运动，有v2=2 ax,代入数据解得a=2 m/s2o 答案：2 m/s2(2)牵引力的平均功率P o解析：(2)设飞机滑跑受到的阻力为F阻,依题意有F阻=0.Inig,设发动机的牵引力为F,根据牛顿第二定律有F-Fma,设飞机滑跑过程中的平均速度为 2在滑跑阶段,牵引力的平均功率P=Fv,联立式得P=8.4X10,Wo答案:(2)8.4X106 W