第13讲正文公开课.docx

2022全品选考复习方案物理浙江省iimit05 I第五单元I机械能考点内容要求课程标准解读追寻守恒量能量b1.举例说明功是能量变化的量度,理解功和功率，知道生活和功C生产中常见机械功率的大小及其意义功率C2.通过实验，探究恒力做功与物体动能变化的关系，理解动能重力势能C和动能定理，用动能定理解释生活和生产中的现象弹性势能b3.理解重力势能，知道重力势能的变化与重力做功的关系动能和动能定理d4.通过实验，验证机械能守恒定律,理解机械能守恒定律，用机机械能守恒定律d械能守恒定律分析生活和生产中的有关问题能量守恒定律与能源d5.了解自然界中存在多种形式的能量知道能量守恒是最基实验:探究做功与物体速度变化的关系本、最普遍的自然规律之一6.通过能量守怛以及能量转化和转移的方向性，认识提图效实验:验证机械能守恒定律率的重要性，了解能源与人类生存和社会开展的关系，知道可持续开展的重大意义第13讲功功率/理清脉络自测判断/知识自查必备【知识总览】B.均时刻的加速度大于力时刻的加速度C.在右时刻以后列车的牵引力为零D.该列车所受的恒定阻力大小为土 %变式题2020 德清县一中月考某汽车发动机的额定功率为60 kW）气车的质量为2X10, kg,在平直路面上行驶，受到的阻力是车重的0. 1倍.假设该汽车从静止出发，以0. 5 m/s2的加速度做匀加速运动,g取10 m/s：那么出发50 s时,该汽车发动机的实际功率为（）A. 25 kW B. 50 kWC. 60 kW D. 75 kW要点总结1 .无论哪种启动过程，机车的最大速度都等于其匀速运动时的速度，即Ff2 .机车以恒定加速度启动时，匀加速过程结束时功率到达最大，但速度不是最大,即此时的速度档（咤.机车以恒定功率运行时,牵引力做的功聆后,由动能定理得Pt-Rx外瓦用该式可求解机车以恒定功率启动过程的位移或速度问题.做功的两个要素力物体在力的方向上发生的位移功和功率公式一勿=公cosa,仅适用于恒力做功 a V 90。，力对物体做正功 功的正负（ a = 90。，力对物体不做功 产 90。，力对物体做负功物理意义一描述力对物体做功的暨（P=j常用于求解平均功率 公式 -=尸ucosa,a为F、u的夹角额定功率、实际功率【区分明理】只要物体受力的同时又发生了位移，就一定有力对物体做功.（）一个力对物体做了负功，说明这个力一定阻碍物体的运动.（）作用力做正功时，反作用力一定做负功.（）力对物体做功的正负是由力和位移间的夹角决定的.（）由白村可知，发动机功率一定时，机车的牵引力与运行速度的大小成反比.（）汽车上坡时换成低挡位，其目的是减小速度得到较大的牵引力.（）-考点互动探究/明确考向精讲透练/考点一功的正负的判断和计算考向一功的正负的判断.恒力做功的判断:假设物体做直线运动，那么依据力与位移的夹角来判断.1 .曲线运动中功的判断:假设物体做曲线运动很！J依据F与P的夹角来判断.当0W。90。时，力对物体做正功;当90° MW180。时，力对物体做负功;当。印00时，力对物体不做功.3.依据能量变化来判断:根据功是能量转化的量度可知，假设有能量转化，那么一定有力对物体做功.此法常用于两个相联系的物体之间的相互作用力做功的判断.例1 （多项选择）分析以下三种情况下各力做功的情况:破口图13-1甲所示，光滑水平面上有一光滑斜面体物块"从斜面顶端由静止开始下滑的过程;人造地球卫星在椭圆轨道上运行由图乙中的a点运动到。点的过程;小车财静止在光滑水平面上, 球加用细线悬挂在车上，由图丙中的位置无初速度释放，小球下摆的过程.以下说法中正确的选项是（）图 13-1A.物块h下滑的过程中斜面体对物块不做功B.万有引力对卫星做正功C.细线的拉力对小车做正功I）.细线的拉力对小球做负功变式题人教版必修2改编如图13-2所示，光滑水平地面上有质量分别为冽和仞的两个物体且面在大小相等的两个力£和£的作用下沿水平方向移动了相同的距离.假设月做的功为阮凡做的功为他那么图 13-2B.用的D.条件缺乏，无法确定考向二 恒力及合力做功的计算.恒力做功的计算方法恒力做功的计算要严格按照公式/中、/cos 。进行.应先对物体进行受力分析和运动分析,确定力、位移及力与位移之间的夹 角，用7cos 。直接求解或利用动能定理求解.1 .合力做功的计算方法方法一：先求合力月合，再用/合-尸合/cos a求功.方法二:先求各个力做的功用、修例再利用合力比山".求合力做的功.例2 人教版必修2改编如图13-3所示，质量为力的小车在与竖直方向成角的恒定拉力b的作用下，沿水平地面向左运 动一段距离L在此过程中，小车受到的阻力大小恒为凡重力加速度为g那么A.拉力对小车做功为"cos aB.支持力对小车做功为"sin aC.阻力对小车做功为于/D.重力对小车做功为mgl变式题（多项选择）如图13"所示，一个质量为加夕.0 kg的物体放在倾角为。二37。的固定斜面上，现用大小为30 N、方向平行于斜面向上的力少拉物体使其由静止开始沿斜面向上运动.物体与斜面之间的动摩擦因数450,斜面足够长,g取10mMsin 37° 4）. 60,cos 37° 4）. 80.物体运动2 s后，关于各力做功情况，以下说法中正确的选项是（）A.重力做功为T20 JB.摩擦力做功为-80 JC.拉力做功为100 JD.物体所受的合力做功为100 JL重力、弹簧弹力、电场力做功与位移有关,与路径无关.2 .滑动摩擦力、空气阻力、安培力做功与路径有关.3 .摩擦力做功有以下特点单个摩擦力（包括静摩擦力和滑动摩擦力）可以做正功,也可以做负功，还可以不做功.相互作用的一对静摩擦力做功的代数和总等于零;相互作用的一对滑动摩擦力做功的代数和不为零，且总为负值.相互作用的一对滑动摩擦力做功过程中会发生物体间机械能的转移，还会有一局部机械能会转化为内能，内能。=代X相对.考点二变力做功考向一 微元法求变力做功将物体的位移分割成许多小段，因小段很小，每一小段上作用在物体上的力可以视为恒力，这样就将变力做功转化为在无 数多个无穷小的位移上的恒力所做功的代数和,此法适用于求解大小不变、方向改变的变力做功.例3如图13 T所示,在水平面上有一弯曲的槽道/与槽道由半径分别为纽口 的两个半圆构成.现用大小恒为尸的拉力将一光滑小球从4点沿槽道拉至4点,假设拉力厂的方向时时刻刻与小球运动方向一致,那么此过程中拉力所做的功为（）图 13-5C.” FRD.2考向二图像法求变力做功在图像中，图线与x轴所围面积的代数和就表示力/在这段位移内所做的功,且位于x轴上方的面积为正功, 位于x轴下方的面积为负功，但此方法只适用于便于求图线与x轴所围面积的情况（如三角形、矩形、圆等规那么的几何图 形）.例4在某一粗糙的水平面上，一质量为2 kg的物体在水平恒力的作用下做匀速直线运动.当运动一段时间后，拉力逐渐减小， 且当拉力减小到零时，物体刚好停止运动，图134中给出了拉力随位移变化的关系图像，重力加速度g取10 m/s2.根据以上信息不能精确得出或估算得出的物理量有（）图 13-6A.物体与水平面间的动摩擦因数B.减速过程中合外力对物体所做的功C.物体做匀速运动时的速度I）.物体运动的时间考向三转化法求变力做功通过转换研究对象，可将变力做功转化为恒力做功，用的丹COS a求解,如轻绳通过定滑轮拉物体运动过程中拉力做功问 题.例5如图13-7所示，水平粗糙地面上的物体被绕过光滑定滑轮的轻绳系着，以大小恒定的拉力/拉绳的另一端,使物体从4点 起由静止开始运动.假设从A点运动至用点和从月点运动至。点的过程中拉力厂做的功分别为以 他图中力庐阳且动摩擦因数 处处相同,那么在物图 13-7体运动的过程中（）A.摩擦力增大火）明B.摩擦力减小,川色C.摩擦力增大力色D.摩擦力减小，川）伤考向四平均力求变力做功当力的方向不变而大小随位移线性变化时，可先求出力对位移的平均值户上用，再由w千Icos O计算，如弹簧弹力做功. 例6如图13-8所示，个完全相同、边长足够小且互不粘连的小方块依次排列，总长度为，总质量为必它们一起以速度。在 光滑水平面上滑动,某时刻开始滑上粗糙水平面.小方块与粗糙水平面间的动摩擦因数均为，重力加速度为g假设小方块恰能 完全进入粗糙水平面很I摩擦力对所有小方块所做功的大小为（）图 13-8A. Mv2MvC：glD. u Mg 1要点总结除了以上变力做功形式，还存在其他变力做功情况，平时要注意多总结.用功率求功:机车类发动机保持功率夕恒定做变速运动时，牵引力是变力,牵引力做的功行Pt.恒力做功和变力做功均可应用动能定理求解（详见下一讲）.考点三功率的分析与计算求解功率问题时，要明确是求平均功率还是求瞬时功率，一般情况下平均功率用 T求解，瞬时功率用邛Vcos。求解.1 .平均功率的计算方法利用畔.利用户二/Vcos*其中p为物体运动的平均速度.2 .瞬时功率的计算方法利用户于Vcos*其中p为物体的瞬时速度.片/0，其中心为物体的速度p在力b方向上的分速度.片凡匕其中凡为物体受的外力尸在速度p方向上的分力.例7侈选）如图13f所示将完全相同的四个小球1、2、3、4分别从同一高度由静止释放（图甲、丙、丁）和平抛（图乙），其 中图丙、丁中的斜面（光滑）倾角分别45°和60。，不计空气阻力，那么以下对四种情况下相关物理量的比拟正确的选项是（）a.落地时间t=t2a3alB.全程重力做功用二右网二网C.落地瞬间重力的功率R书书书D.全程重力做功的平均功率心至2点4疝3变式题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3.0X10' kg,设起飞过程中发动机的推力恒为1.0 X105 N,弹射器的有效作用长度为100 m且推力恒定，要求舰载机在水平弹射结束时速度大小到达80 m/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%,那么以下说法错误的选项是（）A.弹射器的推力大小为L 1X10, NB.弹射器对舰载机所做的功为LI X108 JC.弹射器对舰载机做功的平均功率为8. 8 WD.舰载机在弹射过程中的加速度大小为32 m/s2要点总结计算功率的基本思路：首先要弄清楚计算的是平均功率还是瞬时功率.平均功率与一段时间（或过程）相对应，计算时应明确是哪个力在哪段时间（或过程）内做功的平均功率.计算瞬时功率时应明确是哪个力在哪个时刻（或状态）的功率，求解瞬时功率时，如果，,与/不同向，可用力分乘力分方向上的 分速度或用速度p乘速度/方向上的分力求解.考点四机车启动问题启动方式恒定功率启动恒定加速度启动P-t图和V-t图P-t图和V-t图过程分析。/段运动性质加速度减小的加速运动a且不变=尸不变,，t =六四/到达最大=P二P软Fv m匀加速直线运动，维持时间、a (F/+ma)aF=R=过程分析P前额力6段f速度大小为运动性质的匀速直线运动过程分析BC段运动性质vF-F/ - Im加速度减小的加速运动F=Ft=> a=0=> %彳速度大小为%的匀速直线运动在转折点力,牵引P力与阻力大小相等，在转折点4功率到达额定功率，匀加速运动结束，此时H七冬;在转折点及速度到达最大，为转折点转折点r/+ma加速度为零,速度达P额P%亏M曰额到最大，为K.-7-Ff例8假设一辆高速列车在牵引力和恒定阻力作用下，在水平轨道上由静止开始启动，其T图像如图13-10所示.在0 7时间段为过原点的倾斜直线,右时刻到达额定功率4此后保持功率不变，在右时刻到达最大速度电以后匀速运动.以下判断正确的选项是图 13-10图 13-10A. 0至功时间内一直做匀加速直线运动