功和功率复习ppt课件(自编).ppt

第五章 机械能及其守恒定律物理备考导航考点考点考纲考纲要求要求考查角度考查角度1功和功率功和功率1.功、功率概念的理解及计算功、功率概念的理解及计算. 2.动能定理、功能关系、机械动能定理、功能关系、机械能守恒定律的理解及应用能守恒定律的理解及应用. 3.试题多与牛顿运动定律、平试题多与牛顿运动定律、平抛运动、圆周运动、电磁场等抛运动、圆周运动、电磁场等知识相结合进行综合考查知识相结合进行综合考查2动能和动能定理动能和动能定理3重力做功与重力势重力做功与重力势能能4功能关系、机械能功能关系、机械能守恒定律及其应用守恒定律及其应用5实验五：探究动能定理实验五：探究动能定理实验六：验证机械能守恒定律实验六：验证机械能守恒定律第五章 机械能及其守恒定律物理一、功一、功1概念：如果物体在力的作用下概念：如果物体在力的作用下 发生了变化，发生了变化，那么这个力一定对物体做了功那么这个力一定对物体做了功2做功的两个要素：力和物体在做功的两个要素：力和物体在 发生的发生的位移位移3公式：公式：W ，是力和位移方向间的夹角是力和位移方向间的夹角主干知识整合能量能量力的方向上力的方向上Flcos注意：注意： 1、适用：恒力功。、适用：恒力功。 2、w与与F对应。与对应。与物体是否受其他力无关，与物体处于什么运动物体是否受其他力无关，与物体处于什么运动状态无关。状态无关。3、L指对地位移，指对地位移，F作用点的位移。作用点的位移。指指F F与与L L方向之间的夹角。方向之间的夹角。第五章 机械能及其守恒定律物理1(2012湖南宁乡一中月考湖南宁乡一中月考)如图如图511所示的四幅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图是小明提包回家的情景，小明提包的力不做功的是答案答案B第五章 机械能及其守恒定律物理学案学案【巩固巩固】：质量分别为质量分别为m1m1和和m2m2的两个物体，的两个物体，m1m2m1W2A.W1W2B.W1w2B.W1w2C.W1=W2C.W1=W2D.D.无法确定无法确定【巩固巩固1 1】：关于功是否为矢量，下列说法正确的是（关于功是否为矢量，下列说法正确的是（ ）A.A.因为功有正功和负功，所以功是矢量因为功有正功和负功，所以功是矢量 B.B.因为功没有方向性，所以功是标量因为功没有方向性，所以功是标量C.C.力和位移都是矢量，功也一定是矢量力和位移都是矢量，功也一定是矢量 D.D.力是矢量，功也是矢量力是矢量，功也是矢量【巩固巩固2 2】：物体在两个相互垂直的力作用下运动，力物体在两个相互垂直的力作用下运动，力F1F1对物体对物体做功做功6J6J，物体，物体克服克服力力F2F2做功做功8J8J，则，则F1F2F1F2的合力对物体做功为（的合力对物体做功为（ ） A.14JA.14JB.10JB.10JC.2JC.2JD-2JD-2JCBD第五章 机械能及其守恒定律物理2.2.（20112011朝阳区模拟）如图所示，一个物块在与水平方向朝阳区模拟）如图所示，一个物块在与水平方向成成角的恒力角的恒力F F作用下，沿水平面向右运动一段距离作用下，沿水平面向右运动一段距离s s，在此，在此过程中，恒力过程中，恒力F F对物块所做的功为对物块所做的功为( )( )A. B. C.Fssin D.FscosA. B. C.Fssin D.Fscos【解析】【解析】选选D.D.由于力由于力F F与位移与位移s s的夹角为的夹角为，所以力，所以力F F做的功做的功为为W=Fscos,W=Fscos,故故D D正确正确. .FssinFscos第五章 机械能及其守恒定律物理二、二、功的正负判断功的正负判断方法一：根据力的方向和位移方向的夹角方法一：根据力的方向和位移方向的夹角判断判断.通常通常判断恒力做功的正负判断恒力做功的正负夹角夹角功的正负功的正负90力对物体做力对物体做90力对物体力对物体90力对物体做力对物体做 或物体或物体正功正功不做功不做功负功负功克服这个力做功克服这个力做功注意注意1：功是力在空间上的积累过程，它是一个过程量功是力在空间上的积累过程，它是一个过程量注意注意2：功有正负但没有方向，故：功有正负但没有方向，故功是功是标量标量，正功表示，正功表示对物体做功的力为动力，负功表示对物体做功的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3一人乘电梯从一人乘电梯从1楼到楼到20楼，在此过程中经历了楼，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，减速时做负功加速和匀速时做正功，减速时做负功D始终做正功始终做正功D第五章 机械能及其守恒定律物理2如图如图512所示，质量为所示，质量为m的物体置于倾角为的物体置于倾角为的的斜面上，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，运动过程中物体动，运动过程中物体m与斜面体相对静止则关于斜面对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的支持力和摩擦力的做功情况是图图512A支持力一定做正功支持力一定做正功 B摩擦力一定做正功摩擦力一定做正功C摩擦力可能不做功摩擦力可能不做功 D支持力可能做负功支持力可能做负功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常用于判断质点做曲线运动曲线运动时变力的功，夹角为锐角时时变力的功，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做正功，夹角为钝角时做负功，夹角为直角时不做功 方法三方法三：从能的转化角度来进行判断从能的转化角度来进行判断：此法常用于判：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，绳的拉力对车做正功，绳的拉力对小球做负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，支持力不做功当斜面固定，物体下滑时，支持力不做功;若水平面是若水平面是光滑的，情况又如何光滑的，情况又如何?求解功的两条思路：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。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转化为物块的动能和斜面体的动能，动能，物块的机械能减少了物块的机械能减少了，说明有外力对它做负功说明有外力对它做负功，所以，所以支持力做负功。支持力做负功。第五章 机械能及其守恒定律物理2一质量为一质量为m的小球，用长为的小球，用长为L的轻绳悬挂在的轻绳悬挂在O点，小球在水平点，小球在水平力力F作用下，开始由平衡位置作用下，开始由平衡位置P点缓慢地移动到点缓慢地移动到Q点，此时绳与点，此时绳与竖直方向的偏角为竖直方向的偏角为，则力，则力F所做的功为所做的功为AmgLcos BmgL(1cos )CFLsin DFLcos B第五章 机械能及其守恒定律物理2一质量为一质量为m的小球，用长为的小球，用长为L的轻绳悬挂在的轻绳悬挂在O点，小球在水平点，小球在水平力力恒力恒力F作用下，开始由平衡位置作用下，开始由平衡位置P点移动到点移动到Q点，此时绳与竖点，此时绳与竖直方向的偏角为直方向的偏角为，则力，则力F所做的功为所做的功为AmgLcos BmgL(1cos )CFLsin DFLcos C第五章 机械能及其守恒定律物理 如图如图515所示，物体沿弧形轨道滑下后进入足所示，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对物体做功情况可能是A始终不做功始终不做功B先做负功后做正功先做负功后做正功C先做正功后不做功先做正功后不做功D先做负功后不做功先做负功后不做功 图图515【答案答案】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如图如图516所示，在加速向左运动的车厢中，一个所示，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静止，那么人对车厢做功的情况是图图516A做正功做正功B做负功做负功C不做功不做功 D无法确定无法确定第五章 机械能及其守恒定律物理(1)用动能定理用动能定理WEk或功能关系或功能关系WE，即用能量的，即用能量的增量等效代换变力所做的功增量等效代换变力所做的功(也可计算恒力功也可计算恒力功)(2)当变力的功率当变力的功率P一定时，可用一定时，可用WPt求功，如机车恒求功，如机车恒功率启动时功率启动时 变力功的计算变力功的计算第五章 机械能及其守恒定律物理 变力功的计算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（二）变力功的求解求变力功的方法求变力功的方法：（：（1）仅大小不变的：）仅大小不变的：w=FS （2）功率不变的：功率不变的：w=Pt （3）仅方向不变的：图像的面）仅方向不变的：图像的面积积 （4）动能定理）动能定理 （也可计算恒力功也可计算恒力功）【例1】 s1s2s3 FF【例2】 微元法第五章 机械能及其守恒定律物理(1)先求先求F合合，再根据，再根据WF合合lcos 计算，一般适计算，一般适用于整个过程中合力恒定不变的情况用于整个过程中合力恒定不变的情况(2)先求各个力做的功先求各个力做的功W1、W2Wn，再根据，再根据W总总W1W2Wn计算总功，这是求合力做功常计算总功，这是求合力做功常用的方法用的方法 合力功的计算合力功的计算第五章 机械能及其守恒定律物理【例例】：如图所示，质量为的物体沿倾角为：如图所示，质量为的物体沿倾角为的光滑斜面下滑了的光滑斜面下滑了一段距离一段距离L L，求物体所受各力在下滑过程中对物体做的功及这些力，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？做的总功？ 合力功的计算合力功的计算【跟踪训练跟踪训练】：将质量为：将质量为m=5kgm=5kg的物体竖直抛出的物体竖直抛出h=10mh=10m高度后落高度后落下。空气阻力为下。空气阻力为f=5N,f=5N,求全过程外力对物体做的总功。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对对A：fs对对B：-fs对物块：对物块：-f（s+L）对木板：对木板：fs总功：总功：0总功：总功： -fL1、静摩擦力做功起到传递机械能的作用。、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，、滑动摩擦力消耗机械能，fL即摩擦生热。即摩擦生热。 第五章 机械能及其守恒定律物理【例证【例证2 2】（】（1212分）分）(2011(2011白银模拟白银模拟) )如图所示如图所示, ,建筑工人通建筑工人通过滑轮装置将一质量是过滑轮装置将一质量是100 kg100 kg的料车沿的料车沿3030角的斜面由底端角的斜面由底端匀速地拉到顶端，斜面长匀速地拉到顶端，斜面长L L是是4 m4 m，若不计滑轮的质量和各处，若不计滑轮的质量和各处的摩擦力，的摩擦力，g g取取10 N/kg,10 N/kg,求这一过程中：求这一过程中：（1 1）人拉绳子的力做的功；）人拉绳子的力做的功；（2 2）物体的重力做的功；）物体的重力做的功；（3 3）物体受到的各力对物体做的总功）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】【解题指导】审题时应重点注意以下两点：审题时应重点注意以下两点：（1 1）人做的功应用拉力乘以力的作用点的位移）人做的功应用拉力乘以力的作用点的位移. .（2 2）料车）料车“匀速匀速”上滑说明其所受合力为零上滑说明其所受合力为零. .【自主解答】【自主解答】（1 1）工人拉绳子的力：）工人拉绳子的力： （3 3分）分）工人将料车拉到斜面顶端时工人将料车拉到斜面顶端时, ,拉绳子的位移：拉绳子的位移：s=2Ls=2L，根据公式根据公式W=Fscos,W=Fscos,得得 (3(3分分) )1Fmgsin211Wmgsin2L2 000 J2 第五章 机械能及其守恒定律物理（2 2）重力做功：）重力做功：W W2 2=-mgh=-mgLsin=-2 000 J=-mgh=-mgLsin=-2 000 J (3(3分分) )（3 3）由于料车在斜面上匀速运动，则料车所受的合力为）由于料车在斜面上匀速运动，则料车所受的合力为0,0,故故W W合合=0 (3=0 (3分分) )答案：答案：（1 1）2 000 J 2 000 J （2 2）-2 000 J -2 000 J （3 3）0 0第五章 机械能及其守恒定律物理【变式训练】一物体在水平面上，受恒定的水平拉力和摩擦【变式训练】一物体在水平面上，受恒定的水平拉力和摩擦力作用沿直线运动，已知在第力作用沿直线运动，已知在第1 1秒内合力对物体做的功为秒内合力对物体做的功为45 J45 J，在第，在第1 1秒末撤去拉力，其秒末撤去拉力，其v-tv-t图象如图所示，图象如图所示，g g取取10 m10 m/s/s2 2，则，则( )( )A.A.物体的质量为物体的质量为20 kg20 kgB.B.物体与水平面间的动摩擦因数为物体与水平面间的动摩擦因数为0.20.2C.C.第第1 1秒内摩擦力对物体做的功为秒内摩擦力对物体做的功为60 J60 JD.D.第第1 1秒内拉力对物体做的功为秒内拉力对物体做的功为60 J60 J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定律来求解 第五章 机械能及其守恒定律物理比值比值 快慢快慢 平均平均 平均平均 瞬时瞬时 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额定功率：机械长时间正常工作而不损坏机械的 输出功率输出功率5实际功率：机械实际工作时输出的功率要求实际功率：机械实际工作时输出的功率要求 额定功率额定功率 最大最大小于等于小于等于第五章 机械能及其守恒定律物理【例例】：如图所示，物体由静止开始沿倾角为：如图所示，物体由静止开始沿倾角为的光滑斜面的光滑斜面下滑，下滑，m m、h h已知，求：已知，求：（1 1）物体滑到底端过程中重力的功率）物体滑到底端过程中重力的功率（2 2）物体滑到斜面底端时重力的功率）物体滑到斜面底端时重力的功率【跟踪训练跟踪训练】：将：将1kg1kg的物块在高度为的物块在高度为45m45m的高度以的高度以40m/s40m/s的初速度的初速度平抛，不计重力。求物块（平抛，不计重力。求物块（1 1）落地时重力的瞬时功率。）落地时重力的瞬时功率。 （2 2）落地过程中重力的平均功率。）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【例例】：一质量为：一质量为m=5t的汽车，发动机额定功率为的汽车，发动机额定功率为P=80kw，汽车由静止开始以加速度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重的0.06倍，倍，g取取10m/s2求：（求：（1）汽车做匀加速直线运动）汽车做匀加速直线运动的最长时间的最长时间t；（；（2）汽车起动后）汽车起动后5s末和末和15s末的瞬时功率；（末的瞬时功率；（3）汽车的最大速度）汽车的最大速度vm【跟踪训练跟踪训练】：质量：质量m=5103kg的汽车在水平路面上从静止的汽车在水平路面上从静止开始以加速度开始以加速度a=2m/s2作匀加速运动，所受阻力作匀加速运动，所受阻力f=1.0103N，汽车起动后第，汽车起动后第1s末牵引力的瞬时功率是末牵引力的瞬时功率是 （）（）A2kW B11 kW C20 kW D22kW第五章 机械能及其守恒定律物理【跟踪训练跟踪训练】：质量：质量m=5103kg的汽车在水平路面上从静止开的汽车在水平路面上从静止开始以加速度始以加速度a=2m/s2作匀加速运动，所受阻力作匀加速运动，所受阻力f=1.0103N，汽，汽车起动后第车起动后第1s末牵引力的瞬时功率是末牵引力的瞬时功率是 （）（）A2kW B11 kW C20 kW D22kW第五章 机械能及其守恒定律物理【例证【例证4 4】质量为】质量为m m的物体静止在光滑水的物体静止在光滑水平面上，从平面上，从t=0t=0时刻开始受到水平力的时刻开始受到水平力的作用作用. .力的大小力的大小F F与时间与时间t t的关系如图所的关系如图所示，力的方向保持不变，则示，力的方向保持不变，则A.3tA.3t0 0时刻的瞬时功率为时刻的瞬时功率为B.3tB.3t0 0时刻的瞬时功率为时刻的瞬时功率为2005F tm2003F tm第五章 机械能及其守恒定律物理C.C.在在t=0t=0到到3t3t0 0这段时间内，水平力的平均功率为这段时间内，水平力的平均功率为D.D.在在t=0t=0到到3t3t0 0这段时间内，水平力的平均功率为这段时间内，水平力的平均功率为【标准解答】【标准解答】选选D.D.由图象知：由图象知：2t2t0 0内受力为内受力为F F0 0，设加速度为，设加速度为a a0 0，2t2t0 0末速度末速度v v1 1=2a=2a0 0t t0 0,2t,2t0 0内位移内位移2t2t0 03t3t0 0内受力为内受力为3F3F0 0，加速度为，加速度为3a3a0 0，3t3t0 0末速度末速度v v2 2=2a=2a0 0t t0 0+ +3a3a0 0t t0 0=5a=5a0 0t t0 0,2t,2t0 03t3t0 0内位移内位移由由P=FvP=Fv得得3t3t0 0末的功率：末的功率：所以所以A A、B B均错均错. .20023F t4m20025F t6m221000 01sa2t2a t2（）;22220 00 00 017s2a t3a ta t22;200010200F15F tP3F v3F5tmm,第五章 机械能及其守恒定律物理7.7.如图所示，质量为如图所示，质量为m m的小球以初速度的小球以初速度v v0 0水平抛出，恰好垂水平抛出，恰好垂直打在倾角为直打在倾角为的斜面上，（不计空气阻力）则球落在斜面的斜面上，（不计空气阻力）则球落在斜面上时重力的瞬时功率为上时重力的瞬时功率为( )( )A.mgvA.mgv0 0tan B.tan B.C. C. D.mgvD.mgv0 0coscos0mgvtan0mgvsin第五章 机械能及其守恒定律物理【解析】【解析】选选B.B.球落在斜面上时重力的瞬时功率为球落在斜面上时重力的瞬时功率为P=mgvP=mgvy y而而v vy ytan=vtan=v0 0, ,所以所以 B B正确正确. .0mgvPtan,第五章 机械能及其守恒定律物理第五章 机械能及其守恒定律物理第五章 机械能及其守恒定律物理【借题发挥】【借题发挥】解决机车启动问题时的四点注意解决机车启动问题时的四点注意(1)(1)分清是匀加速启动还是恒定功率启动。分清是匀加速启动还是恒定功率启动。(2)(2)匀加速启动过程中，机车功率是不断改变的，但该过程中匀加速启动过程中，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。动。第五章 机械能及其守恒定律物理(3)(3)以额定功率启动的过程中，机车做加速度减小的加速运以额定功率启动的过程中，机车做加速度减小的加速运动，速度最大值等于动，速度最大值等于 ，牵引力是变力，牵引力做的功，牵引力是变力，牵引力做的功W=PtW=Pt。(4)(4)无论哪种启动方式，最后达到最大速度时，均满足无论哪种启动方式，最后达到最大速度时，均满足P=fP=f阻阻v vm m，P P为机车的额定功率。为机车的额定功率。 Pf阻第五章 机械能及其守恒定律物理3如图所示，木板可绕固定水平轴如图所示，木板可绕固定水平轴O转动木板从水平位置转动木板从水平位置OA缓慢转到缓慢转到OB位置，木板上的物块始终相对于木板静止在这一位置，木板上的物块始终相对于木板静止在这一过程中，物块克服重力做功为过程中，物块克服重力做功为2 J用用FN表示物块受到的支持力表示物块受到的支持力，用，用Ff表示物块受到的摩擦力在此过程中，以下判断正确的表示物块受到的摩擦力在此过程中，以下判断正确的是是AFN和和Ff对物块都不做功对物块都不做功BFN对物块做功为对物块做功为2 J，Ff对物块不做功对物块不做功CFN对物块不做功，对物块不做功，Ff对物块做功为对物块做功为2 JDFN和和Ff对物块所做功的代数和为对物块所做功的代数和为0vvFNFNf第五章 机械能及其守恒定律物理4(2011江苏单科江苏单科)如图所示，演员正在进行杂技表演由图可估如图所示，演员正在进行杂技表演由图可估算出他将一只鸡蛋抛出的过程中对鸡蛋所做的功算出他将一只鸡蛋抛出的过程中对鸡蛋所做的功最接近于最接近于A0.3 JB3 JC30 J D300 J一只鸡蛋的质量约为一只鸡蛋的质量约为60克克，鸡蛋上升的高度约为，鸡蛋上升的高度约为50厘厘米米，对人抛鸡蛋以及鸡蛋上升到最高点全程应用动能，对人抛鸡蛋以及鸡蛋上升到最高点全程应用动能定理有：定理有：WFmgh0，代入数值可知，代入数值可知WF0.3 J，A对对第五章 机械能及其守恒定律物理4.4.（20112011长沙模拟）在光滑的水平面上，用一水平拉力长沙模拟）在光滑的水平面上，用一水平拉力F F使物体从静止开始移动使物体从静止开始移动s,s,平均功率为平均功率为P,P,如果将水平拉力增加如果将水平拉力增加为为4F4F，使同一物体从静止开始移动，使同一物体从静止开始移动s s，平均功率为，平均功率为( )( )A.2P B.4P C.6P D.8PA.2P B.4P C.6P D.8P【解析】【解析】选选D.D.设第一次运动时间为设第一次运动时间为t t，则其平均功率表达式，则其平均功率表达式为为 第二次加速度为第一次的第二次加速度为第一次的4 4倍，由倍，由 可知时可知时间为间为 其平均功率为其平均功率为 D D正确正确. .FsPt;21sat2t2,4Fs8Fs8Pt2t,/第五章 机械能及其守恒定律物理1(2012北京东城期末北京东城期末)把动力装置分散安装在每节车厢上，使把动力装置分散安装在每节车厢上，使其既具有牵引动力，又可以载客，这样的客车车辆叫做动车其既具有牵引动力，又可以载客，这样的客车车辆叫做动车而动车组就是几节自带动力的车辆而动车组就是几节自带动力的车辆(动车动车)加几节不带动力的车辆加几节不带动力的车辆(也叫拖车也叫拖车)组合在一起，假设动车组运行过程中受到的阻力与其组合在一起，假设动车组运行过程中受到的阻力与其所受重力成正比，每节动车与拖车的质量都相等，每节动车的所受重力成正比，每节动车与拖车的质量都相等，每节动车的额定功率都相等若额定功率都相等若1节动车加节动车加3节拖车组成的动车组的最大速节拖车组成的动车组的最大速度为度为120 km/h；则；则6节动车加节动车加3节拖车组成的动车组的最大速度节拖车组成的动车组的最大速度为为A120 km/hB240 km/hC320 km/h D480 km/hPFvFfvmk4mgvm 6PFvFfvmk9mgvm 第五章 机械能及其守恒定律物理6如图所示，分别用力如图所示，分别用力F1、F2、F3将质量为将质量为m的物体由静止沿的物体由静止沿同一光滑斜面以相同的加速度从斜面底端拉到斜面的顶端，此时同一光滑斜面以相同的加速度从斜面底端拉到斜面的顶端，此时三个力的功率分别为三个力的功率分别为P1、P2、P3，则，则AP1P2P3 BP1P2P3CP3P2P1 DP1P2P3答案答案A第五章 机械能及其守恒定律物理【例证【例证3 3】(16(16分分) )图示为修建高层建筑常用的塔式起重机图示为修建高层建筑常用的塔式起重机. .在在起重机将质量为起重机将质量为m=5m=510103 3 kg kg的重物竖直吊起的过程中，重的重物竖直吊起的过程中，重物由静止开始向上做匀加速直线运动，加速度物由静止开始向上做匀加速直线运动，加速度a=0.2 m/sa=0.2 m/s2 2，当起重机输出功率达到其允许的最大值时，保持该功率直到当起重机输出功率达到其允许的最大值时，保持该功率直到重物做重物做v vm m=1.02 m/s=1.02 m/s的匀速运动的匀速运动. .取取g=10 m/sg=10 m/s2 2, ,不计额外功不计额外功. .求求：(1)(1)起重机允许输出的最大功率起重机允许输出的最大功率. .(2)(2)重物做匀加速运动所经历的重物做匀加速运动所经历的时间和起重机在第时间和起重机在第2 2秒末的输出秒末的输出功率功率. .第五章 机械能及其守恒定律物理 【解题指导】【解题指导】解答此题应把握以下两点：解答此题应把握以下两点：（1 1）计算起重机的最大功率时，可以根据重物达到最大速）计算起重机的最大功率时，可以根据重物达到最大速度时拉力和重力平衡来求；度时拉力和重力平衡来求；（2 2）起重机在）起重机在2 s2 s末的功率为瞬时功率，可由末的功率为瞬时功率，可由P=FvP=Fv来求来求. .第五章 机械能及其守恒定律物理【自主解答】【自主解答】(1)(1)设起重机允许输出的最大功率为设起重机允许输出的最大功率为P P0 0，重物，重物达到最大速度时，拉力达到最大速度时，拉力F F0 0等于重力等于重力. .P P0 0F F0 0v vm m，P P0 0mgvmgvm m (2(2分分) )代入数据，有：代入数据，有：P P0 05.15.110104 4 W (2 W (2分分) )(2)(2)匀加速运动结束时，起重机达到允许输出的最大功率，匀加速运动结束时，起重机达到允许输出的最大功率，设此时重物受到的拉力为设此时重物受到的拉力为F F，速度为，速度为v v1 1，匀加速运动经历时，匀加速运动经历时间为间为t t1 1, ,有：有：P P0 0FvFv1 1，F Fmgmgmama，v v1 1atat1 1 (4(4分分) )第五章 机械能及其守恒定律物理代入数据，得：代入数据，得：t t1 15 s (25 s (2分分) )t t2 s2 s时，重物处于匀加速运动阶段，设此时速度为时，重物处于匀加速运动阶段，设此时速度为v v2 2，输，输出功率为出功率为P P，则：，则：v v2 2atat，P PFvFv2 2 (4(4分分) )代入数据，得代入数据，得:P:P2.042.0410104 4 W. (2 W. (2分分) )答案：答案：（1 1）5.15.110104 4 W W （2 2）5 s5 s 2.042.0410104 4 W W第五章 机械能及其守恒定律物理4.4.（20112011杭州模拟）如图所示，水平传送带正以杭州模拟）如图所示，水平传送带正以2 m/s2 m/s的的速度运行，两端水平距离速度运行，两端水平距离l l8 m8 m，把一质量，把一质量m m2 kg2 kg的物块的物块轻轻放到传送带的轻轻放到传送带的A A端，物块在传送带的带动下向右运动，端，物块在传送带的带动下向右运动，若物块与传送带间的动摩擦因数若物块与传送带间的动摩擦因数0.10.1，则把这个物块从，则把这个物块从A A端传送到端传送到B B端的过程中，不计物块的大小，端的过程中，不计物块的大小，g g取取10 m/s10 m/s2 2，求，求摩擦力对物块做功的平均功率摩擦力对物块做功的平均功率. .第五章 机械能及其守恒定律物理【解析】【解析】物块刚放到传送带上时，由于与传送带有相对运物块刚放到传送带上时，由于与传送带有相对运动，物块受向右的滑动摩擦力，物块做加速运动，摩擦力对动，物块受向右的滑动摩擦力，物块做加速运动，摩擦力对物块做功，物块受向右的摩擦力为：物块做功，物块受向右的摩擦力为：f fmgmg0.10.12 210 N10 N2 N2 N，加速度为加速度为a agg0.10.110 m/s10 m/s2 21 m/s1 m/s2 2物块与传送带相对静止时的位移为：物块与传送带相对静止时的位移为：摩擦力做功为：摩擦力做功为：W Wfsfs2 22 J2 J4 J4 J2vs2 m2a.第五章 机械能及其守恒定律物理相对静止后物块与传送带之间无摩擦力，此后物块匀速运动相对静止后物块与传送带之间无摩擦力，此后物块匀速运动到到B B端，物块由端，物块由A A端到端到B B端所用的时间为：端所用的时间为：则物块在被传送过程中所受摩擦力的平均功率为：则物块在被传送过程中所受摩擦力的平均功率为：答案：答案：0.8 W0.8 Wvlst5 savWP0 8 Wt.第五章 机械能及其守恒定律物理【变式训练】一列火车在额定功率下由静止从车站出发，沿【变式训练】一列火车在额定功率下由静止从车站出发，沿直线轨道运动，行驶直线轨道运动，行驶5 min5 min后速度达到后速度达到30 m/s30 m/s，设火车所受，设火车所受阻力恒定，则可以判断火车在这段时间内行驶的距离阻力恒定，则可以判断火车在这段时间内行驶的距离( )( )A.A.一定大于一定大于4.5 km4.5 kmB.B.可能等于可能等于4.5 km4.5 kmC.C.一定小于一定小于4.5 km4.5 kmD.D.条件不足，无法确定条件不足，无法确定第五章 机械能及其守恒定律物理3如图如图513所示，在外力作用下某质点运动的所示，在外力作用下某质点运动的vt图象为正弦曲线从图中可以判断图象为正弦曲线从图中可以判断A在在0t1时间内，外力做正功时间内，外力做正功B在在0t1时间内，外力的功率逐渐增大时间内，外力的功率逐渐增大C在在t2时刻，外力的功率最大时刻，外力的功率最大D在在t1t3时间内，外力做的总功为零时间内，外力做的总功为零答案答案AD第五章 机械能及其守恒定律物理9(2012福州模拟福州模拟)质量为质量为m的物体静止在粗糙的水平地面上，从的物体静止在粗糙的水平地面上，从t0时刻开始受到方向恒定的水平拉力时刻开始受到方向恒定的水平拉力F作用，作用，F与时间与时间t的关系如的关系如图甲所示物体在图甲所示物体在t0时刻开始运动，其时刻开始运动，其vt图象如图乙所示，若图象如图乙所示，若可认为滑动摩擦力等于最大静摩擦力，则可认为滑动摩擦力等于最大静摩擦力，则A物体与地面间的动摩擦因数为物体与地面间的动摩擦因数为B物体在物体在t0时刻的加速度大小为时刻的加速度大小为C物体所受合外力在物体所受合外力在t0时刻的功率为时刻的功率为2F0v0D水平力水平力F在在t0到到2t0这段时间内的平均功率为这段时间内的平均功率为0 000(2)F tFVm0Fmg002vt第五章 机械能及其守恒定律物理12(18分分)一辆汽车质量为一辆汽车质量为1103 kg，最大功率为，最大功率为2104W，在，在水平路面由静止开始做直线运动，最大速度为水平路面由静止开始做直线运动，最大速度为v2，运动中汽车所，运动中汽车所受受阻力恒定阻力恒定发动机的最大牵引力为发动机的最大牵引力为3103 N，其行驶过程中牵，其行驶过程中牵引力引力F与车速的倒数的关系如图所示试求：与车速的倒数的关系如图所示试求：(1)根据图线根据图线ABC判断汽车做什么运动？判断汽车做什么运动？(2)v2的大小；的大小；(3)整个运动过程中的最大加速度；整个运动过程中的最大加速度；(4)当汽车的速度为当汽车的速度为10 m/s时发动机的功率为多大？时发动机的功率为多大？第五章 机械能及其守恒定律物理5质量为质量为2 kg的物体放在动摩擦因数的物体放在动摩擦因数0.1的水平面上的水平面上，在水平拉力的作用下由静止开始运动，水平拉力做的，在水平拉力的作用下由静止开始运动，水平拉力做的功功W和物体发生的位移和物体发生的位移x之间的关系如图所示，则之间的关系如图所示，则A此物体在此物体在AB段做匀加速直线运动段做匀加速直线运动B此物体在此物体在AB段做匀速直线运动段做匀速直线运动C此物体在此物体在OA段做匀加速直线运动段做匀加速直线运动D此物体在此物体在OA段做匀速直线运动段做匀速直线运动 答案答案BC 与图像综合考查与图像综合考查