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当前位置:首页 > 临时分类 > (浙江选考)2020版高考物理总复习 第五章 1 第1节 功和功率课件
知识内容考试要求真题统计2016.102017.42017.112018.42018.111.追寻守恒量——能量b2.功c210、2017、203.功率c104.重力势能c41355.弹性势能b5第五章机械能及其守恒定律知识内容考试要求真题统计2016.102017.42017.112018.42018.116.动能和动能定理d20202057.机械能守恒定律d20208.能量守恒定律与能源d1220第五章机械能及其守恒定律知识内容考试要求真题统计2016.102017.42017.112018.42018.11实验:探究做功与物体速度变化的关系17(1)实验:验证机械能守恒定律17(2)第五章机械能及其守恒定律第1节功和功率第五章机械能及其守恒定律一、功1.做功的两个必要条件:力和物体在力的方向上发生的________.2.公式:W=________________.适用于恒力做功.其中α为F、l方向间夹角,l为物体对地的位移.位移Flcosα3.功的正负判断夹角功的正负0≤α90°力对物体做________90°α≤180°力对物体做________,或者说物体________这个力做了功α=90°力对物体________正功负功克服不做功二、功率1.物理意义描述力对物体________________.2.公式(1)P=Wt.(P为时间t内的平均功率)(2)P=________________.(α为F与v的夹角)3.额定功率机械正常工作时输出的最大功率.4.实际功率机械__________时输出的功率,要求小于或等于___________.做功的快慢实际工作额定功率Fvcosα对功的判断和计算【知识提炼】1.功的正、负的判断方法(1)恒力做功的判断:依据力与位移的夹角来判断.(2)曲线运动中做功的判断:依据F与v的方向夹角α来判断,0≤α90°,力对物体做正功;90°α≤180°,力对物体做负功;α=90°,力对物体不做功.(3)依据能量变化来判断:功是能量转化的量度,若有能量转化,则必有力对物体做功.此法常用于判断两个相联系的物体之间的相互作用力做功的情况.2.合力做功的计算方法法一:先求合力F合,再用W合=F合lcosα求功.法二:先求各个力做的功W1、W2、W3…,再应用W合=W1+W2+W3+…求合力做的功.【典题例析】如图所示,质量为m的小球用长为L的轻绳悬挂于O点,用水平恒力F拉着小球从最低点运动到使轻绳与竖直方向成θ角的位置,求此过程中,各力对小球做的功及总功.[审题指导]W=F·lcosα可以理解为功等于力与力方向上的位移的乘积.[解析]如解析图,小球在F方向的位移为CB,方向与F同向,则WF=F·CB=F·Lsinθ小球在重力方向的位移为AC,方向与重力反向,则WG=mg·AC·cos180°=-mg·L(1-cosθ)绳的拉力FT时刻与运动方向垂直,则WFT=0故W总=WF+WG+WFT=F·Lsinθ-mgL(1-cosθ).[答案]见解析【题组过关】考向1对功的正、负的判断1.(2019·湖州质检)如图所示,质量为m的物体置于倾角为θ的斜面上,物体与斜面间的动摩擦因数为μ,在外力作用下,斜面体以加速度a沿水平方向向左做匀加速运动,运动中物体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下列说法中不正确的是()A.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.摩擦力可能做负功解析:选B.支持力方向垂直斜面向上,故支持力一定做正功;而摩擦力是否存在需要讨论,若摩擦力恰好为零,物体只受重力和支持力,如图所示,此时加速度a=gtanθ,当agtanθ,摩擦力沿斜面向下,摩擦力与位移夹角小于90°,则做正功;当agtanθ,摩擦力沿斜面向上,摩擦力与位移夹角大于90°,则做负功,综上所述,A、C、D正确.考向2恒力做功的求解2.(2019·杭州质检)一物体静止在粗糙水平地面上.现用一大小为F1的水平拉力拉动物体,经过一段时间后其速度变为v.若将水平拉力的大小改为F2,物体从静止开始经过同样的时间后速度变为2v.对于上述两个过程,用WF1、WF2分别表示拉力F1、F2所做的功,Wf1、Wf2分别表示前后两次克服摩擦力所做的功,则()A.WF24WF1,Wf22Wf1B.WF24WF1,Wf2=2Wf1C.WF24WF1,Wf2=2Wf1D.WF24WF1,Wf22Wf1解析:选C.物体两次的加速度之比a2∶a1=2vt∶vt=2∶1,位移之比l2∶l1=2v2t∶v2t=2∶1,摩擦力之比f2∶f1=1∶1,由牛顿第二定律得F-f=ma,则拉力之比F2∶F1=(ma2+f)∶(ma1+f)2,做功之比WF2∶WF1=(F2·l2)∶(F1·l1)4,Wf2∶Wf1=(-f2·l2)∶(-f1·l1)=2∶1,故C正确.考向3变力做功的求解3.(2019·宁波调研)一滑块在水平地面上沿直线滑行,t=0时其速度为1m/s,从此刻开始在滑块运动方向上再施加一水平作用力F,力F、滑块的速率v随时间的变化规律分别如图甲和乙所示,设在第1s内、第2s内、第3s内力F对滑块做的功分别为W1、W2、W3,则以下关系正确的是()A.W1=W2=W3B.W1W2W3C.W1W3W2D.W1=W2W3解析:选B.在第1s内,滑块的位移为x1=12×1×1m=0.5m,力F做的功为W1=F1x1=1×0.5J=0.5J;第2s内,滑块的位移为x2=12×1×1m=0.5m,力F做的功为W2=F2x2=3×0.5J=1.5J;第3s内,滑块的位移为x3=1×1m=1m,力F做的功为W3=F3x3=2×1J=2J,所以W1W2W3.求解变力做功的几种思路(1)利用动能定理W=ΔEk或功能关系W=ΔE计算能量变化量ΔE或ΔEk,即等量替换的物理思想.(2)当变力的功率P一定时,可用W=Pt求功,如机车以恒定功率启动.(3)当变力方向不变,大小与位移成正比时,可用力对位移的平均值F=12(F初+F末)来计算.(4)当变力大小不变,方向在变化且力的方向始终与速度方向相同或相反时,功可用力与路程的乘积计算.(5)用变力F随位移x的变化图象与x轴所围的“面积”计算功.注意x轴上下两侧分别表示正、负功.对功率的理解与计算【题组过关】1.(多选)(2019·台州高二期中)我国科学家正在研制航母舰载机使用的电磁弹射器.舰载机总质量为3.0×104kg,设起飞过程中发动机的推力恒为1.0×105N;弹射器有效作用长度为100m,推力恒定.要求舰载机在水平弹射结束时速度大小达到80m/s.弹射过程中舰载机所受总推力为弹射器和发动机推力之和,假设所受阻力为总推力的20%,则()A.弹射器的推力大小为1.1×106NB.弹射器对舰载机所做的功为1.1×108JC.弹射器对舰载机做功的平均功率为8.8×107WD.舰载机在弹射过程中的加速度大小为32m/s2解析:选ABD.对舰载机应用运动学公式v2-02=2ax,即802=2·a·100,得加速度a=32m/s2,选项D正确;设总推力为F,对舰载机应用牛顿第二定律可知:F-20%F=ma,得F=1.2×106N,而发动机的推力为1.0×105N,则弹射器的推力为F推=(1.2×106-1.0×105)N=1.1×106N,选项A正确;弹射器对舰载机所做的功为W=F推·l=1.1×108J,选项B正确;弹射过程所用的时间为t=va=8032s=2.5s,平均功率P=Wt=1.1×1082.5W=4.4×107W,选项C错误.2.(2019·杭州调研)一台起重机从静止开始匀加速地将一质量m=1.0×103kg的货物竖直吊起,在2s末货物的速度v=4m/s.起重机在这2s内的平均输出功率及2s末的瞬时功率分别为(g取10m/s2)()A.2.4×104W2.4×104WB.2.4×104W4.8×104WC.4.8×104W2.4×104WD.4.8×104W4.8×104W解析:选B.货物运动的加速度a=vt=42m/s2=2m/s2,设起重机吊绳的拉力为F,根据牛顿第二定律,有F-mg=ma所以F=m(g+a)=1.0×103×(10+2)N=1.2×104N货物上升的位移l=12at2=4m则拉力做的功W=F·l=1.2×104×4J=4.8×104J故2s内的平均功率P-=Wt=2.4×104W2s末的瞬时功率P=Fv=1.2×104×4W=4.8×104W.1.平均功率的计算(1)利用P-=Wt.(2)利用P-=F·v-cosα,其中v-为物体运动的平均速度,F为恒力.2.瞬时功率的计算(1)利用公式P=F·vcosα,其中v为t时刻的瞬时速度.(2)P=F·vF,其中vF为物体的速度v在力F方向上的分速度.(3)P=Fv·v,其中Fv为物体受的外力F在速度v方向上的分力.对于α变化的不能用公式P=Fvcosα计算平均功率.机车启动问题【知识提炼】两种启动方式的比较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图两种方式以恒定功率启动以恒定加速度启动OA段段过程分析v↑⇒F=P(不变)v↓⇒a=F-F阻m↓a=F-F阻m不变⇒F不变,v↑⇒P=Fv↑直到P额=Fv1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t0=v1a两种方式以恒定功率启动以恒定加速度启动AB段过程分析F=F阻⇒a=0⇒F阻=Pvmv↑⇒F=P额v↓⇒a=F-F阻m↓运动性质以vm做匀速直线运动加速度减小的加速运动BC段无F=F阻⇒a=0⇒以vm=P额F阻匀速运动【典题例析】(2019·绍兴调研)某汽车发动机的额定功率为60kW,汽车质量为5t,汽车在运动中所受阻力的大小恒为车重的0.1倍.(g取10m/s2)(1)若汽车以额定功率启动,则汽车所能达到的最大速度是多少?当汽车速度达到5m/s时,其加速度是多少?(2)若汽车以恒定加速度0.5m/s2启动,则其匀加速过程能维持多长时间?[审题指导](1)达到最大速度时,汽车处于什么状态?(2)v=5m/s时,牵引力多大?(3)以加速度0.5m/s2启动时,牵引力多大?此阶段能达到的最大速度为多少?[解析](1)当汽车的加速度为零时,汽车的速度v达到最大值vm,此时牵引力与阻力相等,故最大速度为vm=PF=PFf=60×1030.1×5000×10m/s=12m/sv=5m/s时的牵引力F1=Pv=60×1035N=1.2×104N,由F1-Ff=ma得:a=F1-Ffm=1.2×104-0.1×5×103×105×103m/s2=1.4m/s2.(2)当汽车以a′=0.5m/s2的加速度启动时的牵引力F2=ma′+Ff=(5000×0.5+0.1×5×103×10)N=7500N匀加速运动能达到的最大速度为v′m=PF2=60×1037500m/s=8m/s由于此过程中汽车做匀加速直线运动,满足v′m=a′t故匀加速过程能维持的时间t=v′ma′=80.5s=16s.[答案](1)12m/s1.4m/s2(2)16s机车启动问题中的三个重要关系式(1)无论哪种运动过程,机车的最大速度都等于其匀速运动时的速度,即vm=PFmin=PF阻(式中Fmin为最小牵引力,其值等于阻力F阻).(2)机车以恒定加速度启动的运动过程中,匀加速过程结束时,功率最大,速度不是最大,即v=PF<vm=PF阻.(3)机车以恒定功率运动时,牵引力做的功W=Pt.由动能定理:Pt-F阻x=ΔEk.此式经常用于求解机车以恒定功率启动过程的位移大小.【题组过关】考向1以恒定功率启动方式的求解1.(2019·嘉兴质检)质量为m的汽车,以恒定的功率P从静止开始在平直路面上行驶一段距离s后达到最大速度vm,经历时间为t.若行驶中阻力Ff恒定,则以下关系式正确的是()A.vm=stB.P=FfvmC.Pt=12mv2mD.Pt=Ffs解析:选B.根据P=Fv,F-Ff=ma,若保持功率P不变,可知汽车做加速度减小的加速运动,达到最
本文标题:(浙江选考)2020版高考物理总复习 第五章 1 第1节 功和功率课件
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