2013三维设计高考物理二轮复习课件第一阶段 专题二 第1讲 功功率动能定理

专题二专题看点第1讲考点谋略专题特辑考点一考点二考点三课堂——针对考点强化训练课下——针对高考押题训练返回返回返回系统知识返回明晰备考考什么本专题考查的主要内容有：重力、摩擦力、电场力和洛伦兹力的做功特点和求解；与功和功率相关的分析与计算；几种重要的功能关系的应用；动能定理、机械能守恒定律和能量守恒定律的综合应用。怎么考本专题知识是历年高考的重点和难点，对功和功率的计算的考查，多以选择题的形式命题，对功能关系及机械能守恒定律的考查，主要以计算题的形式出现，对动能定理的考查，则出现在选择题或计算题中的情况都比较常见。返回明晰备考怎么办复习时应注意深入细致地理解定义式、公式及关系式中各物理量的确切含义，扎实理解与记忆机械能守恒的条件，灵活运用条件处理生活中的热点情景及科技运用和发展中出现的与机械能有关的问题，重点关注动能定理、功能关系及机械能守恒定律与直线、平抛、圆周运动规律相结合问题的处理与练习。返回返回返回[例1](2012·江苏高考)如图2－1－1所示，细线的一端固定于O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()图2－1－1返回A．逐渐增大B．逐渐减小C．先增大，后减小D．先减小，后增大[思路点拨]解答本题时应注意以下两点：(1)拉力的瞬时功率与F、v的大小关系。(2)拉力F为变力。返回[解析]上升的过程中，重力做负功，水平拉力F做正功，由动能定理得WF－WG＝12mv2－12mv2＝0，所以WF＝WG，即拉力做的功和重力做的功总是相等的，则拉力做功的功率和重力做功的功率也总是相等的，小球上摆过程中，竖直方向速度一定增大，重力功率P＝mgv⊥一直增大，所以拉力做功的功率也是逐渐增大的。[答案]A返回一、基础知识要记牢1．恒力做功的公式：W＝Flcosα2．功率(1)平均功率：P＝Wt＝Fvcosα(2)瞬时功率：P＝Fvcosα返回二、方法技巧要用好对于功和功率的理解与计算问题的解决，一般应注意以下几点：(1)准确理解功的定义式W＝Fl及变形式W＝Flcosα中各物理量的意义，该式仅适用于恒力做功情况。(2)变力做功的求解注意对问题的正确转化，如：将变力转化为恒力。也可应用动能定理等方法求解。返回(3)对于功率的计算，应注意区分公式P＝Wt和公式P＝Fv，前式侧重于平均功率的计算，而后式侧重于瞬时功率的计算。三、易错易混要明了(1)求变力做功问题时，不要轻易使用功的定义式进行计算。(2)注意区别平均功率和瞬时功率的计算公式。返回[例2](2012·湖南联考)质量为2×103kg，发动机额定功率为80kW的汽车在平直公路上行驶；若汽车所受阻力大小恒为4×103N，则下列判断中正确的有()A．汽车的最大动能是4×105JB．汽车以加速度2m/s2匀加速启动，启动后第2秒末时发动机实际功率是32kWC．汽车以加速度2m/s2做初速度为0的匀加速运动中，达到最大速度时摩擦力做功为4×105JD．若汽车保持额定功率启动，则当汽车速度为5m/s时，其加速度为6m/s2返回[思路点拨](1)汽车以最大功率行驶，加速度为零时，速度最大，动能最大；(2)汽车匀加速启动时，速度最大，功率也最大；(3)汽车恒定功率启动时，牵引力随速度增大而减小。返回[解析]汽车达到最大速度时，加速度为0，牵引力等于阻力，汽车功率P＝Fv＝Ffv，所以最大速度v＝PmFf＝20m/s，对应的动能为4×105J，A项正确；汽车以加速度2m/s2匀加速启动，牵引力F＝Ff＋ma＝8×103N，所以2s末对应的实际功率为P＝Fat＝32kW，能够维持匀加速运动的最长时间为t＝PmFa＝5s，对应的摩擦力做功为WFf＝Ffx＝Ff×12×at2＝105J，B项正确，C项错误；当汽车保持额定功率启动时有Pv－Ff＝ma，解得其加速度为a＝6m/s2，D项正确。[答案]ABD返回一、基础知识要记牢(1)机车输出功率：P＝Fv，其中F为机车牵引力。(2)机车的两种启动方式：①恒定功率启动；②匀加速启动。返回二、方法技巧要用好1．恒定功率启动(1)机车先做加速度逐渐减小的加速运动，后做匀速直线运动，速度图象如图2－1－2所示，当F＝F阻时，vm＝PF＝PF阻。(2)能量关系：Pt－F阻x＝12mv2－0。图2－1－2返回2．恒定加速度启动(1)速度图象如图2－1－3所示。机车先做匀加速直线运动，当功率达到额定功率后获得匀加速的最大速度v1。若再加速，应保持功率不变做变加速运动，直至达到图2－1－3最大速度vm后做匀速运动。返回(2)经常用到的公式：F－F阻＝maP＝FvP＝F阻·vmv＝at其中t为匀加速运动的时间返回三、易错易混要明了(1)分清是匀加速启动还是恒定功率启动。(2)匀加速启动过程中，机车功率是不断改变的，但该过程中的最大功率是额定功率，匀加速运动阶段的最大速度小于机车所能达到的最大速度，达到额定功率后做加速度减小的加速运动。(3)以额定功率启动的过程中，机车做加速度减小的加速运动，速度最大值等于PFf，牵引力是变力，牵引力做的功W＝Pt。返回[例3](2012·江苏高考)某缓冲装置的理想模型如图2－1－4所示，劲度系数足够大的轻质弹簧与轻杆相连，轻杆可在固定的槽内移动，与槽间的滑动摩擦力恒为f。轻杆向右移动不超过l时，装置可安全工作。一质量为m的小车若以速度v0撞击弹簧，将导致轻杆向右移动l4。轻杆与槽间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，且不计小车与地面的摩擦。返回(1)若弹簧的劲度系数为k，求轻杆开始移动时，弹簧的压缩量x；(2)求为使装置安全工作，允许该小车撞击的最大速度vm；(3)讨论在装置安全工作时，该小车弹回速度v′和撞击速度v的关系。图2－1－4返回[破题关键点](1)小车压缩弹簧时，轻杆受几个力作用？若轻杆移动了，弹簧的弹力大小应满足什么条件？请写出表达式。(2)轻杆移动过程中，弹簧的压缩量变化吗？为什么呢？(3)若小车速度较小，轻杆不移动，小车反弹速度与撞击速度大小的关系如何？若轻杆移动了，小车以不同的速度撞击，反弹速度大小由什么因素决定？返回[解析](1)轻杆开始移动时，弹簧的弹力F＝kx①且F＝f②解得x＝fk③(2)设轻杆移动前小车对弹簧所做的功为W，则小车从撞击到停止的过程中由动能定理得－f·l4－W＝0－12mv20④同理，小车以vm撞击弹簧时－fl－W＝0－12mv2m⑤解得vm＝v20＋3fl2m⑥返回(3)设轻杆恰好移动时，小车撞击速度为v112mv21＝W⑦由④⑦解得v1＝v20－fl2m当vv20－fl2m时，v′＝v当v20－fl2m≤v≤v20＋3fl2m时，v′＝v20－fl2m。[答案](1)fk(2)v20＋3fl2m(3)见解析返回一、基础知识要记牢(1)动能定理表达式：W合＝Ek2－Ek1(2)两点说明：①W合为物体在运动过程中外力的总功。②动能增量Ek2－Ek1一定是物体在末初两状态动能之差。返回二、方法技巧要用好1．应用动能定理解题的基本步骤返回2．应用动能定理解题时需注意的问题(1)当物体系统内的相互作用是杆、绳间的作用力，或是静摩擦力，或是刚性物体之间相互挤压而产生的力时，作用力与反作用力的总功等于零。因此列动能定理方程时只考虑物体系统所受的外力做功即可。(2)当物体系统内的相互作用力是弹簧、橡皮条的作用力，或是滑动摩擦力时，作用力与反作用力的总功不等于零。列动能定理方程时不但要考虑物体系统所受的合外力做功，还要考虑物体间的相互作用力做功。返回(3)当物体系统内各个物体的速度不相同时，要注意根据各个物体的速度分别表述不同物体的动能。三、易错易混要明了(1)动能具有相对性，其速度一般以地面为参考系。(2)动能定理的研究对象是单个物体或几个相对静止的物体组成的系统。(3)应用动能定理时，注意研究对象和研究过程的对应。返回返回[课堂——针对考点强化训练]1．如图2－1－5所示，三个固定的斜面底边长度相等，斜面倾角分别为30°、45°、60°，斜面的表面情况都一样。完全相同的三物体(可视为质点)A、B、C分别从三斜面的顶部滑到底部，在此过程中()图2－1－5返回解析：选设斜面倾角为θ，斜面底边长为x0，则物体下滑过程中克服阻力做功W＝μmgcosθx0cosθ＝μmgx0，可见W与斜面倾角θ无关，D正确。DA．物体A克服摩擦力做的功最多B．物体B克服摩擦力做的功最多C．物体C克服摩擦力做的功最多D．三物体克服摩擦力做的功一样多返回2．(2012·淄博模拟)质量为1500kg的汽车在平直的公路上运动，v－t图象如图2－1－6所示。由此可求()图2－1－6返回A．前25s内汽车的位移B．前10s内汽车所受的牵引力C．前10s内汽车的平均速度D．15～25s内合外力对汽车所做的功解析：选汽车在前25s内的位移为v－t图象与t轴所围面积，x总＝450m，前10s内汽车的平均速度v＝0＋202m/s＝10m/s，汽车在15～25s内做匀加速直线运动，W合＝12mv22－12mv21＝375000J，而由F－Ff＝ma，因Ff未知，故无法求前10s内汽车的牵引力，故本题应选A、C、D。ACD返回3.质量均为m的两物块A、B以一定的初速度在水平面上只受摩擦力而滑动，如图2－1－7所示是它们滑动的最大位移x与初速度的平方v20的关系图象，已知v202＝2v201，下列描述中正图2－1－7确的是()返回A．若A、B滑行的初速度相等，则到它们都停下来时滑动摩擦力对A做的功是对B做功的2倍B．若A、B滑行的初速度相等，则到它们都停下来时滑动摩擦力对A做的功是对B做功的12C．若A、B滑行的最大位移相等，则滑动摩擦力对它们做的功相等D．若A、B滑行的最大位移相等，则滑动摩擦力对B做的功是对A做功的2倍返回解析：选由于两物块质量均为m，若A、B滑行的初速度相等则初动能相等，由动能定理得－Wf＝0－12mv20，即滑动摩擦力做的功相等，A、B错；若A、B滑行的最大位移相等，由题意可知v202＝2v201，B的初动能是A的初动能的2倍，滑动摩擦力对B做的功是对A做功的2倍，C错、D对。D返回4．(2012·安庆模拟)在离地面高h处竖直上抛一质量为m的物块，抛出时的速度为v0，当物块落到地面时速度为v，用g表示重力加速度，则在此过程中物块克服空气阻力所做的功等于()A．mgh－12mv2－12mv20B．－12mv2－12mv20－mghC．mgh＋12mv20－12mv2D．mgh＋12mv2－12mv20返回解析：选在该过程中合外力所做的功等于mgh－Wf，动能的改变量为12mv2－12mv20，根据动能定理得：mgh－Wf＝12mv2－12mv20，因此物体克服空气阻力所做的功等于mgh＋12mv20－12mv2，选项C正确。C返回5．质量为500吨的机车以恒定的功率由静止出发，经5min行驶2.25km，速度达到最大值54km/h，设阻力恒定。问：(1)机车的功率P多大？(2)机车的速度为36km/h时机车的加速度a多大？返回解析：(1)以机车为研究对象，机车从静止出发至达到速度最大值的过程，根据动能定理得Pt－Ffx＝12mv2m当机车达到最大速度时P＝Fvm＝Ffvm由以上两式得P＝mv3m2vmt－x＝3.75×105W返回(2)Ff＝Pvm＝2.5×104N当机车速度v＝36km/h时机车的牵引力F1＝Pv＝3.75×104N根据牛顿第二定律F1－Ff＝ma得a＝2.5×10－2m/s2答案：(1)3.75×105W(2)2.5×10－2m/s2返回[课下——针对高考押题训练]点此下图进入“课下——针对高考押题训练