高考物理一轮专题 功和功率能的转化与守恒突破课件 鲁科.ppt

2021/8/11 星期三11举例说明功是能量转化的量度，理解功和功率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，会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2021/8/11 星期三24通过实验，验证机械能守恒定律，理解机械能守恒定律会利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要意义2021/8/11 星期三3本部分涉及的内容是动力学内容的深化，其中动能定理、机械能守恒定律及功能关系是高考考查的热点和重点这部分内容除单独命题外，还常与圆周运动、平抛运动、带电粒子在电磁场中的运动、电磁感应等内容相结合从题型上看，可以是选择题，也可以是计算题2021/8/11 星期三4要深刻理解有关的基本概念，牢固掌握应用两个定理解题的步骤，深入理解它们的内涵和外延学会将复杂的物理过程分解成若干个子过程，分析每一个过程的始末运动状态量及物理过程中力、加速度、速度、能量的变化要学会建立相关物理模型，灵活运用牛顿运动定律、动能定理、机械能守恒定律及能量转化的方法提高解决实际问题的能力2021/8/11 星期三52021/8/11 星期三61功(1)做功的两个不可缺少的因素：和物体在上发生的位移(2)公式：(s表示力的作用点相对地面的位移)(3)单位：.1 J1 Nm.物体受到力的作用物体受到力的作用力的方向力的方向WFs.焦耳焦耳2021/8/11 星期三7(4)矢标性：功是 ，但有正、负功之分，正功表示对物体做功，负功表示对物体做功2功率(1)定义：功跟完成这些功的比值(2)物理意义：功率描述做功的 ，功率大则做功 ，功率小则做功平均功率平均功率 标量标量动力动力阻力阻力所用时间所用时间快快慢慢2021/8/11 星期三8PFvcos中，若v为平均速度，则P为 ；v为瞬时速度，则P为；为F与v的夹角(4)额定功率：机械工作时输出的功率一般在机械的铭牌上标明(5)实际功率：机械实际工作时输出的功率要求它小于等于额定功率平均功率平均功率瞬时功率瞬时功率正常正常最大最大2021/8/11 星期三9考点一判断功的正、负的方法1根据力和位移方向的夹角判断此法常用于恒力功的判断2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，夹角是锐角做正功，是钝角做负功，是直角不做功3从能量的转化角度来进行判断若有能量转化，则应有力做功此法常用于判断两个相联系的物体做功的情况2021/8/11 星期三10【案例1】(2009广东理科基础)物体在合外力作用下做直线运动的vt图象如图所示下列表述正确的是()A在01 s内，合外力做正功B在02 s内，合外力总是做负功C在12 s内，合外力不做功D在03 s内，合外力总是做正功2021/8/11 星期三11【解析】从图象上可知，01 s内物体的速度增大，动能增大，合外力做正功，A项正确；同理分析，02 s内合外力先做正功后做负功，B项错误；12 s内合外力做负功，C项错误；03 s内合外力先做正功，后做负功，D项错误【答案】A2021/8/11 星期三12【即时巩固1】(2011届合肥检测)如图所示，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不可能的是()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2021/8/11 星期三13【解析】要判断传送带对物体的做功情况需分析物体所受摩擦力的可能方向设传送带速度大小为v1，物体刚滑上传送带时的速度大小为v2.当v1v2时，物体随传送带一起匀速运动，故传送带与物体之间不存在摩擦力，即传送带对物体始终不做功，A正确当v1v2时，物体相对传送带向左运动，物体受到的滑动摩擦力方向向右，则物体先做匀加速运动直到速度达到v1，再做匀速运动，故传送带对物体先做正功后不做功，C正确应选B项【答案】B2021/8/11 星期三14考点二几种求功的方法1恒力做功的求解方法用WFscos求解处理方法有两种，一是用力F乘以物体在力F方向上的分位移scos，二是用力F在位移s方向上的分力Fcos乘以物体的位移s.2合外力的功求解方法先用平行四边形定则求出合外力，再根据WF合scos计算功注意：应是合外力与位移s的夹角先 分 别 求 出 各 个 外 力 的 功：W1 F1scos1，W2F2scos2再把各个外力的功求代数和，即：WW1W2W32021/8/11 星期三153与势能相关的力的功的求法如重力、弹簧的弹力、电场力等它们的功与路径无关，只与位移有关，或者说只与始、末点的位置有关它们的功可以根据对应势能的变化来求4变力做功的求解方法用动能定理WEk或功能关系WE(功是能量转化的量度)即用能量的增量等效代换变力所做的功(可计算变力功或恒力功)2021/8/11 星期三162021/8/11 星期三17作出变力F随位移s变化的图象，图象与位移轴所围的“面积”即为变力做的功如图(a)表示恒力F做的功W，图(b)表示变力F做的功W.2021/8/11 星期三18【技巧提示】恒力做功的大小只与F、s、这3个量有关，与物体是否还受其他力、物体的速度、加速度等其他因素无关2021/8/11 星期三19【案例2】(2009海南高考)一物体在外力的作用下从静止开始做直线运动，合外力方向不变，大小随时间的变化如图所示设该物体在t0和2t0时刻相对于出发点的位移分别是s1和s2，速度分别是v1和v2，合外力从开始至t0时刻做的功是W1，从t0至2t0时刻做的功是W2，则()As25s1v23v1 Bs19s2v25v1Cs25s1W28W1 Dv23v1W29W12021/8/11 星期三202021/8/11 星期三21【即时巩固2】(2011届德州检测)如图所示，三个固定的斜面底边长度都相等，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物体(可视为质点)A、B、C分别从三斜面的顶部滑到底部的过程中()A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三个物体克服摩擦力做的功一样多2021/8/11 星期三22【解析】因为三个固定斜面的表面情况一样，A、B、C又是完全相同的三个物体，因此A、B、C与斜面之间的动摩擦因数相同可 设 为，由 功 的 定 义：W fs mgscosmgd，三个固定斜面底边长度d都相等，所以摩擦力对三个物体做的功相等，都为mgd，因此三个物体克服摩擦力做的功一样多，都为mgd.【答案】D2021/8/11 星期三23【案例3】如图所示，某人用大小不变的力F拉着放在光滑平面上的物体，开始时与物体相连的绳和水平面间的夹角是，当拉力F作用一段时间后，绳与水平面间的夹角为.已知图中的高度是h，求绳的拉力T对物体所做的功(假定绳的质量、滑轮质量及绳与滑轮间的摩擦不计)2021/8/11 星期三242021/8/11 星期三25【技巧点拨】作用在物体上的拉力T大小不变，方向变化，是变力做功问题人对绳的拉力F对绳做的功就等于绳的拉力T对物体做的功，而F的大小和方向都不变，利用等效法改变研究对象，就把求T变力做功问题转化为求恒力F对绳做功的问题2021/8/11 星期三26【即时巩固3】人在A点拉着绳通过一定滑轮吊起质量为m50 kg的物体，如图所示，开始时绳与水平方向的夹角为60，人匀速提起重物由A点沿水平方向运动s2 m而到达B点，此时绳与水平方向成30角，求人对绳的拉力做了多少功？(取g10 m/s2)2021/8/11 星期三27【解析】人对绳的拉力大小虽然始终等于物体的重力，但方向却时刻在变，而已知的位移s又是人沿水平方向走的距离，所以无法利用WFscos直接求拉力做的功若转换一下研究对象则不难发现：人对绳的拉力的功与绳对物体的拉力的功相等，而绳对物体的拉力是恒力这种转换研究对象的办法也是求变力做功的有效途径之一2021/8/11 星期三28【答案】732 J2021/8/11 星期三292021/8/11 星期三302021/8/11 星期三312021/8/11 星期三32即时巩固4】如图所示，重物的质量为1 kg，动滑轮质量不计，竖直向上拉动细绳，使重物从静止开始以5 m/s2的加速度上升，则拉力F在1 s内对物体做的功为多大？拉力F在1 s末的瞬时功率是多大？(g取10 m/s2)2021/8/11 星期三332021/8/11 星期三34考点四机动车辆起动的两种方式1机车以恒定功率起动的运动过程2021/8/11 星期三352021/8/11 星期三362机车以恒定加速度起动的运动过程2021/8/11 星期三372021/8/11 星期三382021/8/11 星期三39【案例5】(2009四川理综)图示为修建高层建筑常用的塔式起重机在起重机将质量m5103 kg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a0.2 m/s2，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vm1.02 m/s的匀速运动g取10 m/s2，不计额外功求：(1)起重机允许输出的最大功率(2)重物做匀加速运动所经历的时间和起重机在第2秒末的输出功率2021/8/11 星期三40【解析】(1)设起重机允许输出的最大功率为P0，重物达到最大速度时拉力F0等于重力P0F0vm.F0mg.代入数据，有：P05.1104 W(2)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F，速度为v1，匀加速运动经历时间为t1，有：2021/8/11 星期三41P0Fv1，F mg ma，v1at1.由，代入数据，得：t15 st2 s时，重物处于匀加速运动阶段，设此时速度为v2，输出功率为P，则v2at，PFv2.由，代入数据，得：P2.04104 W.【答案】(1)5.1104 W(2)2.04104 W2021/8/11 星期三42【即时巩固5】质量为m5103 kg的汽车在水平公路上行驶，阻力是车重的10%.让车保持额定功率为60 kW从静止开始起动(1)若以额定功率起动，求汽车达到的最大速度vm及汽车车速v12 m/s时的加速度(2)若汽车以v6 m/s的速度匀速行驶，求汽车的实际功率(g取10 m/s2)2021/8/11 星期三432021/8/11 星期三44(2)由PFv得：PF阻vmgv0.15103106 W3104 W30 kW.【答案】(1)12 m/s5 m/s2(2)30 kW2021/8/11 星期三452021/8/11 星期三46