山東省冠縣武訓高級中學高三物理總復習 功和功率課件.ppt

5 1功和功率 高三總復習必修2 第五章機械能守恒定律 一 功 1 定義 一個物體受到力的作用 并在力的方向上發(fā)生了一段位移 物理學中就說這個力對物體做功 2 做功兩個要素 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動狀態(tài)無關 是勻速還是變速無關 位移是指對地位移 例 如圖所示 用恒力f拉著質量為m的物體沿水平面從a移到b的過程中 下列說法正確的是 a 有摩擦力時比無摩擦力時f做的功多b 有摩擦力時與無摩擦力時f做功一樣多c 物體加速運動時f做的功比減速運動時f做的功多d 物體無論是加速 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動 木塊 a 對斜面的壓力大小為mgsin b 所受的支持力對木塊不做功c 所受的摩擦力對木塊做負功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程中 斜面對小物塊的作用力 a 垂直于接觸面 不做功b 垂直于接觸面 做負功c 不垂直于接觸面 做負功d 不垂直于接觸面 做正功 4 如圖所示 在加速向左運動的車廂中 一個人沿車前進方向推車廂 已知人與車廂始終保持相對靜止 那么人對車廂做功的情況是 a 做正功b 做負功c 不做功d 無法確定 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 所以人對車廂做負功 b 一 功 2 功與能量相聯(lián)系 是過程量 談到力 必須指明是哪個力 在哪個過程上做的功 3 功是標量 但有正負 正負是區(qū)分誰對誰做功的問題 運算是進行代數(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 表示力對物體做 功 2 若 90 則w 0 表示力對物體 3 若90 180 則w 0 表示力對物體做 正 不做功 負功 力對物體做正功 即外界給物體輸入能量 力是動力 力對物體不做功 即外界和物體間無能量交換 力對物體做負功 即物體向外界輸出能量 力是阻力 4 合力的功 1 各個力分別對物體所做功的代數(shù)和 2 先求出合外力 再由公式w f合scos 求合外力的功 3 用動能定理求解 7 變力做功的計算 1 用動能定理或功能關系求解 4 將變力的功轉化為恒力的功 當力的大小不變 而方向始終與運動方向相同 或相反 時 這類力的功等于力和路程的乘積 如滑動摩擦力 空氣阻力做功等 2 當變力的功率p一定時 用w pt求功 如機車牽引力做的功 當力的方向不變 大小隨位移做線性變化時 可先求出力對位移的平均值f 再由w fscos 計算 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 恒力的計算 如圖所示 質量為m的物體靜止在傾角為 的斜面上 物體與斜面的動摩擦因數(shù)為 現(xiàn)使斜面水平向左勻速移動距離l 求 1 摩擦力對物體做的功為多少 物體與斜面相對靜止 2 斜面對物體的彈力做的功為多少 3 重力對物體做的功為多少 4 斜面對物體做的功又是多少 各力對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 開始時與物體相連的繩和水平面間的夾角是 當拉力f作用一段時間后 繩與水平面間的夾角為 已知圖中的高度是h 求繩的拉力對物體所做的功 假定繩的質量 滑輪質量及繩與滑輪間的摩擦不計 b 解析 拉力f的功等效為圖中f1 f2兩個恒力做功的代數(shù)和 即w f2l f1lcos60 而f1 f2 f 100n 所以w fl 1 cos60 150j 即b選項正確 6 如圖所示 一質量為m的小球用長為l的輕繩懸掛于o點 1 若小球在水平拉力f的作用下從平衡位置p點緩慢地移動到q點 此時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點移動到q點 此時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動到b端 圓弧ab在豎直平面內 拉力f大小不變始終為15n 方向始終與物體在該點的切線成37 角 圓弧所對應的圓心角為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10 重20 求提上一桶水人做多少功 圖線與坐標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 在提水的過程中 人的拉力是變力 屬于變力做功問題 雖不能直接用 x 但可轉化成 x圖線進行計算 10 質量為m2的木板靜止在地面上 質量為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m1在m2上滑動一段距離l 相對位移 這個過程中 a 當m2沒有位移 則m2對m1做負功fl m1對m2不做功b 若m2移動了s 則m2對m1做負功f l s m1對m2做正功fsc 不管m2有無運動 摩擦力對m1做負功 m2做正功值做功值總是相等的d 不管m2有無運動 摩擦力對系統(tǒng)做負功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 同為正功 同為負功 不做功 一個做功一個不做功 2 摩擦力不一定總做負功 3 一對相互作用的摩擦力對系統(tǒng)做的總功多少與路徑無關 是負值 w ffx相對 二 功率 1 定義 功跟完成這些功所用時間的比值 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 矢標量 功率是標量 只有大小 沒有方向 4 計算式 1 p p為時間t內的平均功率 2 p fvcos v為平均速度 則p為平均功率 v為瞬時速度 則p為瞬時功率 為f與v的夾角 5 額定功率 機械長時間正常工作時的最大輸出功率 一般在機械的銘牌上標明 6 實際功率 機械實際工作時輸出的功率 要小于等于額定功率 說明 某一過程的功率指平均功率 某一時刻的功率指瞬時功率 11 功率的計算 如圖所示 一質量為m的物體 從傾角為 的光滑斜面頂端由靜止下滑 開始下滑時離地高度為h 當物體滑至斜面底端時重力的瞬時功率為 整個過程的平均功率為 12 質量為m 0 5kg的物體從高處以水平的初速度v0 5m s拋出 在運動t 2s內重力對物體做的功是多少 這2s內重力對物體做功的平均功率是多少 2s末 重力對物體做功的瞬時功率是多少 g取10m s2 w 100j p平 50w p舜 100w 13 一根質量為m的直木棒 懸掛在o點 有一只質量為m的猴子抓著木棒 如圖7所示 剪斷懸掛木棒的細繩 木棒開始下落 同時猴子開始沿木棒向上爬 設在一段時間內木棒沿豎直方向下落 猴子對地的高度保持不變 忽略空氣阻力 則圖7所示的四個圖象中能正確反映在這段時間內猴子做功的功率隨時間變化的關系的是 b p mgv mgat 三 機動車輛啟動的問題 汽車發(fā)動機的額定功率為60kw 汽車的質量為5 103kg 汽車在水平路面上行駛時 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 汽車所能達到的最大速度是多大 當汽車的加速度為2m s2時速度是多大 2 若汽車從靜止開始 保持以0 5m s2的加速度做勻加速直線運動 這一過程能維持多長時間 1 vm 12m s v 4m s 2 t 16s 14 機動車功率的分析與計算 15 機動車功率的分析與計算 一輛汽車質量為1 103kg 最大功率為2 104w 在水平路面由靜止開始做直線運動 最大速度為v2 運動中汽車所受阻力恒定 發(fā)動機的最大牽引力為3 103n 其行駛過程中牽引力f與車速的倒數(shù)的關系如圖所示 試求 1 根據(jù)圖線abc判斷汽車做什么運動 2 v2的大小 3 整個運動過程中的最大加速度 4 當汽車的速度為10m s時發(fā)動機的功率為多大 1 圖線ab段汽車做勻加速直線運動 圖線bc段汽車做加速度減小的加速運動 直至達到最大速度v2 此后汽車做勻速直線運動 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 無法比較 b 2 2010年1月23日下午 30輛純電動客車投入到合肥市18路公交線運營 這標志著國內首條純電動公交線路正式開通 公交車在平直的公路上行駛 某一段時間內公交車的功率隨時間的變化如圖所示 設公交車運動過程中受到的阻力不變 則在這一段時間內公交車的運動情況可能是 a 勻速直線運動b 勻加速直線運動c 加速度增加的加速直線運動d 加速度減小的加速直線運動 ad 3 將