第5单元-机械能-物理-新课标

新课标新课标本课件是由精确校对的word书稿制作的“逐字编辑”课件，如需要修改课件，请双击对应内容，进入可编辑状态。如果有的公式双击后无法进入可编辑状态，请单击选中此公式，点击右键、“切换域代码”，即可进入编辑状态。修改后再点击右键、“切换域代码”，即可退出编辑状态。第12讲功功率第13讲动能动能定理第14讲机械能守恒定律第15讲能量转化和守恒定律实验5探究动能定理实验6验证机械能守恒定律专题5力学实验专题第五单元机械能返回目录知识系统总览高考纵览返回目录考点2011年2012年2013年功和功率山东卷18，海南卷9四川卷21，江苏卷3，安徽卷16四川卷9、10，浙江卷25动能和动能定理课标全国卷15，广东卷36，北京卷22山东卷21(1)，重庆卷23，浙江卷18，四川卷24(1)北京卷23，福建卷22，山东卷16，天津卷10重力做功与重力势能四川卷21，浙江卷24课标全国卷18，海南卷7，广东卷36，福建卷17、21(1)，北京卷22江苏卷5高考纵览返回目录考点2011年2012年2013年功能关系、机械能守恒定律及其应用课标全国卷16，福建卷21，上海卷33山东卷16，海南卷14，广东卷17，天津卷10(1)，全国卷26山东卷16，广东卷19，浙江卷23，全国卷20实验：探究动能定理江苏卷11福建卷19实验：验证机械能守恒定律山东卷18，海南卷9四川卷21，江苏卷3，安徽卷16安徽卷17，全国卷23返回目录考纲展示新课程标准(1)举例说明功是能量变化的量度，理解功和功率，关心生活和生产中常见机械功率的大小及其意义．(2)通过实验，探究恒力做功与物体动能变化的关系，理解动能和动能定理，用动能定理解释生活和生产中的现象．(3)理解重力势能，知道重力势能的变化与重力做功的关系．(4)通过实验，验证机械能守恒定律，理解机械能守恒定律．用机械能守恒定律分析生活和生产中的有关问题．(5)了解自然界中存在多种形式的能量，知道能量守恒是最基本、最普遍的自然规律之一．(6)通过能量守恒以及能量转化和转移的方向性，认识提高效率的重要性，了解能源与人类生存和社会发展的关系，知道可持续发展的重大意义.考纲展示返回目录第12讲功功率考向互动探究随堂巩固检测知识自主梳理返回目录一、功1．定义：力对物体做的功，等于________的大小、______的大小、________与________之间夹角的余弦三者的乘积．2．要素：力和物体在__________发生的位移．3．定义式：W＝__________，仅适用于______做功，功的单位为________．4．物理意义：功是________转化的量度，功的正负不表示功的大小，仅说明能量的转化方向，一个力对物体做负功，一般表述为物体________该力做功(取负功的绝对值)．第12讲功功率知识自主梳理力位移力移位Flcosα力的方向上返回目录能量恒力焦耳(J)克服第12讲功功率知识自主梳理【对点检测】[2013·甘肃天水一中期末]如图12－1所示，木块A、B叠放在光滑水平面上，A、B之间不光滑，用水平力F拉B，使A、B一起沿光滑水平面加速运动，设A、B间的摩擦力为f，则以下说法正确的是()A．F对B做正功，对A不做功B．f对B做负功，对A做正功C．f对A不做功，对B做负功D．f对A和B组成的系统不做功图12－1返回目录第12讲功功率知识自主梳理ABD[解析]A、B一起沿光滑水平面加速运动，说明A受到向右的静摩擦力，即对A做正功，其反作用力对B做负功，但静摩擦力对A、B系统不做功，F对B做正功，选项A、B、D正确．返回目录二功率1．定义：力对物体做的功与所用________的比值．2．定义式：P＝________，单位________．3．物理意义：功率是描述力对物体做功________的物理量．4．功率的分类：(1)平均功率；(2)瞬时功率．5．发动机的功率：机车发动机的功率P＝________，F为________力，并非机车所受合力．6．额定功率、实际功率及输出、输入功率额定功率是某机械正常工作时的功率．每一个机械都有一个额定功率值．机械不一定总在额定功率下工作，这时机械的即时功率叫做机械的实际功率．机械对外做功的实际功率，称作此时机械的输出功率；外界对机械做功的实际功率，称作此时机械的输入功率．第12讲功功率知识自主梳理时间Wt牵引返回目录瓦特快慢Fv【对点检测】[2013·北京市西城区期末]质量为2kg的物体做自由落体运动，经过2s落地．取g＝10m/s2.关于重力做功的功率，下列说法正确的是()A．下落过程中重力的平均功率是400WB．下落过程中重力的平均功率是100WC．落地前的瞬间重力的瞬时功率是400WD．落地前的瞬间重力的瞬时功率是200W第12讲功功率知识自主梳理返回目录C[解析]物体受到重力作用，重力做功的功率P＝mgv，由于v＝gt，重力做功的瞬时功率P＝mg2t＝400W，平均功率P＝mgv＝12mg2t，解得P＝200W，选项C正确．考向一功的分析与计算第12讲功功率考向互动探究判断根据适用情况根据力和位移的方向的夹角判断常用于恒力做功的判断根据力和瞬时速度方向的夹角判断常用于质点做曲线运动时变力做功的判断根据功能关系或能量守恒定律判断常用于两个相联系的物体内力做功的判断返回目录第12讲功功率考向互动探究求功的方法1．恒力做功：直接应用公式W＝Flcosα求解某个恒力的功．注意：公式中的位移一般为物体相对地面发生的位移．2．变力做功(1)根据动能定理W合＝ΔEk.(2)将变力做功转化为恒力做功．(3)根据变力F随位移l变化的图像求功：图像与坐标轴所围的“面积”表示变力做的功，如图12－2所示，图线下方对应的阴影面积等于变力做的功．图12－2返回目录第12讲功功率考向互动探究(4)根据势能的变化求功：重力、弹簧的弹力、电场力等与势能对应的力，对物体做的功与运动路径无关，它们对物体做的功等于运动质点相应势能的减少量．(5)当变力的功率P一定时，可用W＝Pt求功．3．合力的功：合力对物体做的功等于物体受到的各个力分别对物体所做功的代数和，即W合＝W1＋W2＋W3＋……合力为恒力时，也可先求合外力F合，再应用公式W合＝F合lcosα求合力的功．返回目录第12讲功功率考向互动探究例1铁锤将一铁钉击入木块，设木块对铁钉的阻力与铁钉进入木块内的深度成正比，在铁锤击第一次后，能把铁钉击入木块内1cm，击第二次后，能击入的深度为(设铁锤每次做功相等)()A．1cmB．0.41cmC．1.41cmD．无法确定返回目录第12讲功功率考向互动探究C[解析]方法一：用平均力法．铁锤每次做功都用来克服铁钉阻力做功，但摩擦阻力不是恒力，其大小与深度成正比，F＝f＝kx，可用平均阻力来代替．如图甲所示，第一次击入深度为x1，平均阻力F1＝12kx1，做功为W1＝F1x1＝12kx21.返回目录第12讲功功率考向互动探究第二次击入深度为(x2－x1)，平均阻力F2＝12k(x1＋x2)，做功为W2＝F2(x2－x1)＝12k(x22－x21)．两次做功相等：W1＝W2.解得：x2＝2x1＝1.41cm.方法二：用图像法．由于阻力F＝kx，以F为纵坐标，F方向上的位移x为横坐标，作出F－x图像，如图乙所示，曲线上面积的值等于F对铁钉做的功．由于两次做功相等，故有：S1＝S2(面积)，即：12kx21＝12k(x2＋x1)(x2－x1)，解得x2＝2x1＝1.41cm返回目录第12讲功功率考向互动探究[点评]对于变力做功的计算，首先考虑利用平均力计算，本题由于阻力与深入的位移成正比，也可利用F－x图像求出图形围成的面积来计算功．下面变式题1侧重于摩擦力和支持力等变力做功的考查，变式题2侧重于通过F—x图像计算功．返回目录第12讲功功率考向互动探究变式题1[2013·广东省揭阳一中二模]如图12－3所示，自动卸货车始终静止在水平地面上，车厢在液压机的作用下，θ角逐渐增大且货物相对车厢静止的过程中，下列说法正确的是()A．货物受到的摩擦力增大B．货物受到的支持力不变C．货物受到的支持力对货物做正功D．货物受到的摩擦力对货物做负功图12－3返回目录第12讲功功率考向互动探究AC[解析]对货物受力分析，货物在没有下滑时，重力沿斜面向下的分量等于静摩擦力，重力的分量逐渐增大，故货物受到的摩擦力增大，选项A正确；货物受到的支持力等于重力的垂直斜面的分量，因此变小，选项B错误；货物受到的支持力与物体的速度始终方向相同，对货物做正功，选项C正确；摩擦力与速度方向时刻垂直，不做功，选项D错误．下面的变式题利用F－x图像计算变力做的功．返回目录第12讲功功率考向互动探究变式题2[2014·浙江省杭州期中]如图12－4甲所示，静置于光滑水平面上坐标原点O处的小物块，在水平拉力F的作用下沿x轴方向运动，拉力F随物块所在位置坐标x的变化关系如图乙所示，图线为半圆，则小物块运动到x0处时的动能为()图12－4A．0B.12Fmx0C.π4Fmx0D.π4x20返回目录第12讲功功率考向互动探究C[解析]小物块处于光滑水平面上，仅有拉力做功，拉力为变力，模仿推导v－t图像中面积即为位移的微元法，可以将此半圆切割成若干矩形，力F做的功Fl即为F－l图像中矩形的面积，将这些小矩形面积相加即为整个过程力F做的功，半圆形的面积WF＝πF2m2＝π2Fmx02＝π4Fmx0，力对小物块做的功完全转化为小物块的动能，选项C正确．返回目录考向二平均功率与瞬时功率的求解第12讲功功率考向互动探究1．平均功率：P＝Wt是平均功率的定义式，适用于任何情况下平均功率的计算．平均功率的计算方法．(1)利用P＝Wt.(2)利用P＝Fvcosα2．瞬时功率：P＝Fvcosα常用于计算物体的瞬时功率，通常存在以下几种情况：(1)P＝Fvcosα，其中v为t时刻的瞬时速度．(2)P＝FvF，其中vF为物体的速度v在力F方向上的分速度．(3)P＝Fvv，其中Fv为物体受的外力F在速度v方向上的分力．(4)P＝Fv适用于力F的方向与速度v的方向在同一条直线上的情况．返回目录第12讲功功率考向互动探究例2[2014·福建南安一中期中]如图12－5甲所示，滑轮质量、摩擦均不计，质量为2kg的物体在F作用下由静止开始向上做匀加速运动，其速度随时间的变化关系如图乙所示，由此可知()A．物体加速度大小为2m/s2B．F的大小为21NC．4s末F的功率大小为42WD．4s内F做功的平均功率为42W图12－5返回目录第12讲功功率考向互动探究C[解析]v－t图像的斜率表示物体运动的加速度，所以加速度a＝24m/s2＝0.5m/s2，选项A错误，根据牛顿第二定律可得2F－mg＝ma，解得F＝10.5N，选项B错误；4s末物体的速度为v＝at＝2m/s，F做的功全部转化传递给了物体，所以，F的功率即作用在物体上的力的功率，即P＝2Fv＝42W，选项C正确；4s内物体的平均速度为v＝2＋02m/s＝1m/s，所以F做功的平均功率为P＝2Fv＝21W，选项D错误．返回目录[点评]该题通过图像给出运动情境，通过v－t图像找到加速度，根据牛顿第二定律求出力，求解功率问题时，应明确求的是恒力做功的功率还是变力做功的功率，是求平均功率还是瞬时功率．下面的变式题则是结合图像求解功率的问题．第12讲功功率考向互动探究变式题[2013·河南信阳二模]在足够长的粗糙斜面上，用力推着一物体沿斜面向上运动，t＝0时撤去推力，0～6s内速度随时间的变化情况如图12－6所示，由图像可知()图12－6返回目录第12讲功功率考向互动探究A．0～1s内重力的平均功率大小与1～6s内重力的平均功率大小之比为5∶1B．0～1s内摩擦力的平均功率大小与1～6s内摩擦力的平均功率大小之比为1∶1C．0～1s内位移大小与1～6s内位移大小之比为1∶5D．0～1s内机械能变化量大小与1～6s内机械能变化量大小之比为1∶5返回目录第12讲功功率考向互动探究BCD[解析]0～1s内重力的平均功率P1＝mgv1，1～6s内重力的