功和功率复习课件(自编)

第五章机械能及其守恒定律物理备考导航考点考纲要求考查角度1功和功率Ⅱ1.功、功率概念的理解及计算.2.动能定理、功能关系、机械能守恒定律的理解及应用.3.试题多与牛顿运动定律、平抛运动、圆周运动、电磁场等知识相结合进行综合考查．2动能和动能定理Ⅱ3重力做功与重力势能Ⅱ4功能关系、机械能守恒定律及其应用Ⅱ5实验五：探究动能定理实验六：验证机械能守恒定律第五章机械能及其守恒定律物理一、功1．概念：如果物体在力的作用下发生了变化，那么这个力一定对物体做了功．2．做功的两个要素：力和物体在发生的位移．3．公式：W＝，α是力和位移方向间的夹角．主干知识整合能量力的方向上Flcosα注意：1、适用：恒力功。2、w与F对应。与物体是否受其他力无关，与物体处于什么运动状态无关。3、L指对地位移，F作用点的位移。α指F与L方向之间的夹角。第五章机械能及其守恒定律物理1．(2012·湖南宁乡一中月考)如图5－1－1所示的四幅图是小明提包回家的情景，小明提包的力不做功的是答案B第五章机械能及其守恒定律物理学案【巩固】：质量分别为m1和m2的两个物体，m1m2，在大小相等的两个力F1和F2作用下沿力的方向移动了相同距离若F1做的功为W1，F2做的功为W2，则()A.W1W2B.W1w2C.W1=W2D.无法确定【巩固1】：关于功是否为矢量，下列说法正确的是（）A.因为功有正功和负功，所以功是矢量B.因为功没有方向性，所以功是标量C.力和位移都是矢量，功也一定是矢量D.力是矢量，功也是矢量【巩固2】：物体在两个相互垂直的力作用下运动，力F1对物体做功6J，物体克服力F2做功8J，则F1F2的合力对物体做功为（）A.14JB.10JC.2JD-2JCBD第五章机械能及其守恒定律物理2.（2011·朝阳区模拟）如图所示，一个物块在与水平方向成α角的恒力F作用下，沿水平面向右运动一段距离s，在此过程中，恒力F对物块所做的功为()A.B.C.FssinαD.Fscosα【解析】选D.由于力F与位移s的夹角为α，所以力F做的功为W=Fscosα,故D正确.FssinFscos第五章机械能及其守恒定律物理二、功的正负判断方法一：根据力的方向和位移方向的夹角α判断.通常判断恒力做功的正负夹角功的正负α＜90°力对物体做α＝90°力对物体α＞90°力对物体做或物体正功不做功负功克服这个力做功注意1：功是力在空间上的积累过程，它是一个过程量．注意2：功有正负但没有方向，故功是标量，正功表示对物体做功的力为动力，负功表示对物体做功的力为阻力，功的正负不表示功的大小．第五章机械能及其守恒定律物理3．一人乘电梯从1楼到20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()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D第五章机械能及其守恒定律物理2．如图5－1－2所示，质量为m的物体置于倾角为θ的斜面上，在外力作用下，斜面沿水平方向向左做匀速直线运动，运动过程中物体m与斜面体相对静止．则关于斜面对m的支持力和摩擦力的做功情况是图5－1－2A．支持力一定做正功B．摩擦力一定做正功C．摩擦力可能不做功D．支持力可能做负功A第五章机械能及其守恒定律物理方法二：根据力和瞬时速度方向的夹角判断：此法常用于判断质点做曲线运动时变力的功，夹角为锐角时做正功，夹角为钝角时做负功，夹角为直角时不做功．方法三：从能的转化角度来进行判断：此法常用于判断相互联系的两个物体之间的相互作用力做功的情况．绳的拉力对车做正功，绳的拉力对小球做负功第五章机械能及其守恒定律物理【例】当斜面固定，物体下滑时，支持力不做功;若水平面是光滑的，情况又如何?求解功的两条思路：一是可以从定义出发，二是可以用功能关系。SFN物块下滑时，减少的重力势能转化为物块的动能和斜面体的动能，物块的机械能减少了，说明有外力对它做负功，所以支持力做负功。第五章机械能及其守恒定律物理2．一质量为m的小球，用长为L的轻绳悬挂在O点，小球在水平力F作用下，开始由平衡位置P点缓慢地移动到Q点，此时绳与竖直方向的偏角为θ，则力F所做的功为A．mgLcosθB．mgL(1－cosθ)C．FLsinθD．FLcosθB第五章机械能及其守恒定律物理2．一质量为m的小球，用长为L的轻绳悬挂在O点，小球在水平力恒力F作用下，开始由平衡位置P点移动到Q点，此时绳与竖直方向的偏角为θ，则力F所做的功为A．mgLcosθB．mgL(1－cosθ)C．FLsinθD．FLcosθC第五章机械能及其守恒定律物理如图5－1－5所示，物体沿弧形轨道滑下后进入足够长的水平传送带，传送带以图示方向匀速运转，则传送带对物体做功情况可能是A．始终不做功B．先做负功后做正功C．先做正功后不做功D．先做负功后不做功图5－1－5【答案】ACD第五章机械能及其守恒定律物理(1)摩擦力并非只做负功，可以做正功、负功或不做功．(2)作用力和反作用力虽然等大反向，但由于其分别作用在两个物体上，产生的位移效果无必然联系，故作用力和反作用力的功不一定一正一负，大小也不一定相等．第五章机械能及其守恒定律物理1．如图5－1－6所示，在加速向左运动的车厢中，一个人用力沿车前进的方向推车厢，已知人与车厢始终保持相对静止，那么人对车厢做功的情况是图5－1－6A．做正功B．做负功C．不做功D．无法确定第五章机械能及其守恒定律物理(1)用动能定理W＝ΔEk或功能关系W＝ΔE，即用能量的增量等效代换变力所做的功．(也可计算恒力功)(2)当变力的功率P一定时，可用W＝Pt求功，如机车恒功率启动时．变力功的计算第五章机械能及其守恒定律物理(3)将变力做功转化为恒力做功①当力的大小不变，而方向始终与运动方向相同或相反时，这类力的功等于力和路程(不是位移)的乘积．如滑动摩擦力做功、空气阻力做功等．②当力的方向不变，大小随位移做线性变化时，可先求出力对位移的平均值F＝F1＋F22，再由W＝Flcosα计算，如弹簧弹力做功．变力功的计算第五章机械能及其守恒定律物理（二）变力功的求解求变力功的方法：（1）仅大小不变的：w=FS（2）功率不变的：w=Pt（3）仅方向不变的：图像的面积（4）动能定理（也可计算恒力功）【例1】s1s2s3FF【例2】微元法第五章机械能及其守恒定律物理(1)先求F合，再根据W＝F合·lcosα计算，一般适用于整个过程中合力恒定不变的情况．(2)先求各个力做的功W1、W2…Wn，再根据W总＝W1＋W2＋…＋Wn计算总功，这是求合力做功常用的方法．合力功的计算第五章机械能及其守恒定律物理【例】：如图所示，质量为ｍ的物体沿倾角为θ的光滑斜面下滑了一段距离L，求物体所受各力在下滑过程中对物体做的功及这些力做的总功？合力功的计算【跟踪训练】：将质量为m=5kg的物体竖直抛出h=10m高度后落下。空气阻力为f=5N,求全过程外力对物体做的总功。第五章机械能及其守恒定律物理BASFSL对A：fs对B：-fs对物块：-f（s+L）对木板：fs总功：0总功：-fL1、静摩擦力做功起到传递机械能的作用。2、滑动摩擦力消耗机械能，fL即摩擦生热。第五章机械能及其守恒定律物理【例证2】（12分）(2011·白银模拟)如图所示,建筑工人通过滑轮装置将一质量是100kg的料车沿30°角的斜面由底端匀速地拉到顶端，斜面长L是4m，若不计滑轮的质量和各处的摩擦力，g取10N/kg,求这一过程中：（1）人拉绳子的力做的功；（2）物体的重力做的功；（3）物体受到的各力对物体做的总功.第五章机械能及其守恒定律物理【解题指导】审题时应重点注意以下两点：（1）人做的功应用拉力乘以力的作用点的位移.（2）料车“匀速”上滑说明其所受合力为零.【自主解答】（1）工人拉绳子的力：（3分）工人将料车拉到斜面顶端时,拉绳子的位移：s=2L，根据公式W=Fscosα,得(3分)1Fmgsin211Wmgsin2L2000J2  ·第五章机械能及其守恒定律物理（2）重力做功：W2=-mgh=-mgLsinθ=-2000J(3分)（3）由于料车在斜面上匀速运动，则料车所受的合力为0,故W合=0(3分)答案：（1）2000J（2）-2000J（3）0第五章机械能及其守恒定律物理在遇到求功的问题时，一定要注意分析是求恒力做的功还是变力做的功，如果是求变力做的功，看能否转化为求恒力做功的问题，不能转化的，就要借助动能定理或能量守恒定律来求解．第五章机械能及其守恒定律物理二、功率1．定义：功与完成这些功所用时间的．2．物理意义：描述力对物体做功的．3．公式(1)P＝Wt，P为时间t内的功率．(2)P＝Fvcosα(α为F与v的夹角)①若v为平均速度，则P为功率．②若v为瞬时速度，则P为功率．比值快慢平均平均瞬时第五章机械能及其守恒定律物理4．额定功率：机械长时间正常工作而不损坏机械的输出功率．5．实际功率：机械实际工作时输出的功率．要求额定功率．最大小于等于第五章机械能及其守恒定律物理【例】：如图所示，物体由静止开始沿倾角为θ的光滑斜面下滑，m、h已知，求：（1）物体滑到底端过程中重力的功率．（2）物体滑到斜面底端时重力的功率．【跟踪训练】：将1kg的物块在高度为45m的高度以40m/s的初速度平抛，不计重力。求物块（1）落地时重力的瞬时功率。（2）落地过程中重力的平均功率。第五章机械能及其守恒定律物理【例】：一质量为m=5t的汽车，发动机额定功率为P=80kw，汽车由静止开始以加速度a=1m/s2做匀加速直线运动．机车发动机达到额定功率后以恒定功率继续行驶．假设车的阻力为车重的0.06倍，g取10m/s2．求：（1）汽车做匀加速直线运动的最长时间t；（2）汽车起动后5s末和15s末的瞬时功率；（3）汽车的最大速度vm．【跟踪训练】：质量m=5×103kg的汽车在水平路面上从静止开始以加速度a=2m/s2作匀加速运动，所受阻力f=1.0×103N，汽车起动后第1s末牵引力的瞬时功率是（）A．2kWB．11kWC．20kWD．22kW第五章机械能及其守恒定律物理【跟踪训练】：质量m=5×103kg的汽车在水平路面上从静止开始以加速度a=2m/s2作匀加速运动，所受阻力f=1.0×103N，汽车起动后第1s末牵引力的瞬时功率是（）A．2kWB．11kWC．20kWD．22kW第五章机械能及其守恒定律物理【例证4】质量为m的物体静止在光滑水平面上，从t=0时刻开始受到水平力的作用.力的大小F与时间t的关系如图所示，力的方向保持不变，则A.3t0时刻的瞬时功率为B.3t0时刻的瞬时功率为2005Ftm2003Ftm第五章机械能及其守恒定律物理C.在t=0到3t0这段时间内，水平力的平均功率为D.在t=0到3t0这段时间内，水平力的平均功率为【标准解答】选D.由图象知：2t0内受力为F0，设加速度为a0，2t0末速度v1=2a0t0,2t0内位移2t0～3t0内受力为3F0，加速度为3a0，3t0末速度v2=2a0t0+3a0t0=5a0t0,2t0～3t0内位移由P=Fv得3t0末的功率：所以A、B均错.20023Ft4m20025Ft6m22100001sa2t2at2（）;222200000017s2at3atat22;200010200F15FtP3Fv3F5tmm,第五章机械能及其守恒定律物理7.如图所示，质量为m的小球以初速度v0水平抛出，恰好垂直打在倾角为θ的斜面上，（不计空气阻力）则球落在斜面上时重力的瞬时功率为()A.mgv0tanθB.C.D.mgv0cosθ0mgvtan0mgvsin第五章机械能及其守恒定律物理【解析】选B.球落在斜面上时重力的瞬时功率为P=mgvy而vytanθ=v0,所以B正确.0mgvPtan,第五章机械能及其守恒定律物理两种方式以恒定功率启动以恒定加速度启动P－t图和v－t图过程分析v↑⇒F＝P（不变）v↓⇒a＝F－F阻m↓a＝F－F阻m不变⇒F不变