人教版高三物理一轮复习 第5章第1讲 功和功率课件 鲁科.ppt

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1、机机械械能能1功和功率功和功率第五章2021/8/9 星期一1一、功一、功1.物物理理意意义义：功功是是描描述述力力对对的的物物理理量量，是过程量是过程量.2.定定义义：力力和和物物体体在在力力的的方方向向上上位位移移的的乘乘积积称称为为力力对对物物体做的功体做的功.空间积累效果空间积累效果2021/8/9 星期一23.计计算算式式：W=Fscos，F表表示示，s表表 示示 ，为为 的夹角的夹角.4.特特点点：功功是是，取取值值不不同同，功功会会出出现现正正负负，正正功功表表示示动动力力做做功功，负负功功表表示示阻阻力力做做功功，合合力力的的功功等等于于的的代代数和数和.5.总功的求法：总功的

2、求法：(1)W总总=F合合scos(2)W总总=W1+W2+W3+Wn恒力的大小恒力的大小物体运动的位移物体运动的位移力的方向与位移方向力的方向与位移方向标量标量各分力分别做功各分力分别做功2021/8/9 星期一3二、功率二、功率1.公式公式(1)P=Wt,P为时间为时间t内的平均功率内的平均功率.(2)P=Fvcos，为为F与与v的夹角的夹角.若若v为平均速度，则为平均速度，则P为为.若若v为瞬时速度，则为瞬时速度，则P为为.2.物物理理意意义义：，功率大则做功快，功率小则做功慢功率大则做功快，功率小则做功慢.平均功率平均功率瞬时功率瞬时功率描述做功的快慢描述做功的快慢2021/8/9 星

3、期一43.额额定定功功率率：.一一般般在机器的铭牌上标明在机器的铭牌上标明.4.实实际际功功率率：.通常大小小于或等于额定功率通常大小小于或等于额定功率.5.机机械械效效率率：，总总小小于于1，机械省力不省功机械省力不省功.机器正常工作的功率机器正常工作的功率机器实际工作时输出的功率机器实际工作时输出的功率2021/8/9 星期一5功的分析与计算功的分析与计算 如如图图5-1-1所所示示，一一个个质质量量为为m的的木木块块，放放在在倾倾角角为为的的斜斜面面体体上上，斜斜面面与与木木块块保保持持相相对对静静止止一一起起沿沿水水平平方方向向向向右右匀匀速速移移动动距距离离x，作作用用在在木木块块上

4、上的的各各个个力力分分别别做做功功多多少少？合合力做功是多少？力做功是多少？2021/8/9 星期一65-1-12021/8/9 星期一7根据力的平衡条件可得：根据力的平衡条件可得：斜面对木块的支持力斜面对木块的支持力F1为：为：F1=mgcos斜面对木块的静摩擦力斜面对木块的静摩擦力F2为：为：F2=mgsin支持力支持力F1与位移与位移x间的夹角为间的夹角为90+，则支持力做的功则支持力做的功W1=F1xcos(90+)=-mgxcossin;摩擦力摩擦力F2与位移的夹角为与位移的夹角为，则摩擦力则摩擦力F2做的功做的功W2=F2xcos=mgxsincos;2021/8/9 星期一8重力

5、与位移的夹角为重力与位移的夹角为90，则重力做的功，则重力做的功WG=mgxcos90=0;合合力力做做的的功功等等于于各各个个力力做做功功的的代代数数和和，即即W合合=W1+W2+WG=-mgxcossin+mgxsincos+0=0 公公式式W=Fscos中中F必必须须是是恒恒力力，s是是对地位移，对地位移，为为F方向和方向和s方向的夹角方向的夹角.2021/8/9 星期一9如如图图5-1-2所所示示，站站在在汽汽车车上上的的人人用用手手推推车车的的力力为为F，脚脚对对车车向向后后的的摩摩擦擦力力为为f，下下列列说说法法正正确确的的是是()图图5-1-22021/8/9 星期一10A.当当

6、车车匀匀速速运运动动时时，F和和f对对车车做做功功的代数和为零的代数和为零B.当当车车水水平平向向右右加加速速运运动动时时，F和和f对车做功的代数和为正功对车做功的代数和为正功C.当当车车水水平平向向右右减减速速运运动动时时，F和和f对车做功的代数和为负功对车做功的代数和为负功D.不不管管车车做做何何种种运运动动，F和和f的的总总功功以及总功率都为零以及总功率都为零2021/8/9 星期一11本题选项的问题均指人对车做功的代数和，本题选项的问题均指人对车做功的代数和，但若以车为研究对象，受力情况较复杂，但若以车为研究对象，受力情况较复杂，无法比较无法比较F和和f的大小，而以人为研究对象，的大小

7、，而以人为研究对象，因人水平方向仅受因人水平方向仅受F和和f作用，则问题就明作用，则问题就明朗了当车匀速运动时，人所受朗了当车匀速运动时，人所受F和和f的反的反作用力分别为作用力分别为F、f.F=f，故，故A对当人随对当人随车向右加速时车向右加速时fF，故，故B错，同理错，同理C、D均均错错2021/8/9 星期一12变力做功的计算变力做功的计算如如 图图 5-1-3所所 示示，一一 质质 量量 为为m=2.0kg的的物物体体从从半半径径为为R=5.0m的的圆圆弧弧面面的的A端端，在在拉拉力力作作用用下下沿沿圆圆弧弧缓缓慢慢运运动动到到B端端(圆圆弧弧AB在在竖竖直直平平面面内内).拉拉力力F

8、大大小小不不变变始始终终为为15N，方方向向始始终终与与物物体体在在该该点点的的切切线线成成37角角.圆圆弧弧对对应应的的圆圆心心角角为为60，BO边边为为竖竖直直方方向向（g取取10m/s2，sin37=0.6,cos37=0.8).2021/8/9 星期一13求这一过程中：求这一过程中：(1)拉力拉力F做的功做的功.(2)重力重力mg做的功做的功.(3)圆弧面对物体的支持力圆弧面对物体的支持力N做的功做的功.(4)圆弧面对物体的摩擦力圆弧面对物体的摩擦力f做的功做的功.图图5-1-32021/8/9 星期一14(1)将将 圆圆 弧弧 AB分分 成成 很很 多多 小小 段段s1,s2sn，拉

9、拉力力在在每每小小段段上上做做的的功功为为W1，W2，Wn，因因拉拉力力F大大小小不不变变，方方向向始始终终与与物物体体在在该该点点的的切切线线成成37角角，所所以以：W1=Fs1cos37，W2=Fs2cos37,Wn=Fsncos37，所所 以以WF=W1+W2+Wn=Fcos37(s1+s2+sn)=Fcos37=20J=62.8J2021/8/9 星期一15(2)重重 力力 mg做做 的的 功功 WG=-mgR(1-cos60)=-50J(3)物物体体受受的的支支持持力力N始始终终与与物物体体的的运运动动方方向向垂垂直直，所所以以WN=0.(4)因因物物体体在在拉拉力力F作作用用下下缓

10、缓慢慢移移动动，动动能能不不变变，由由动动能能定定理理知知：WF+WG+Wf=0.所所 以以 Wf=-WF-WG=(-62.8+50)J=-12.8J.当当变变力力的的大大小小不不变变仅仅改改变变方方向向时时可可用用微微元元的的观观点点分分析析F在在某某过过程程做做的的总总功功.克服摩擦力做功可用力和路程的乘积求解克服摩擦力做功可用力和路程的乘积求解.2021/8/9 星期一16在在水水平平面面上上，有有一一弯弯曲曲的的槽槽道道AB(槽槽道道大大小小影影响响可可忽忽略略不不计计)，槽槽道道由由半半径径分分别别为为R2和和R的的两两个个半半圆圆构构成成.如如图图5-1-4所所示示，现现用用大大小

11、小恒恒为为F的的拉拉力力将将一一光光滑滑小小球球从从A点点沿沿槽槽道道拉拉至至B点点，若若拉拉力力F的的方方向向时时时时刻刻刻刻均均与与小小球球运运动动方方向向一一致致，则则此此过过程程中中拉拉力力所所做的功为做的功为()A.0B.FRC.FR D.2FR图图5-1-42021/8/9 星期一172021/8/9 星期一18用图象法求功用图象法求功 放放在在地地面面上上的的木木块块与与一一劲劲度度系系数数k=200N/m的的轻轻弹弹簧簧相相连连.现现用用手手水水平平拉拉弹弹簧簧，拉拉力力的的作作用用点点缓缓慢慢移移动动了了s1=0.2m时时，木木块块开开始始运运动动，继继续续拉拉弹弹簧簧，木木

12、块块缓缓慢慢移移动动了了s2=0.4m的的位位移移，求在上述过程中拉力所做的功求在上述过程中拉力所做的功.2021/8/9 星期一19由由题题意意作作出出F-s图图象象如如右右图图所所示示，在在木木块块运运动动之之前前，弹弹簧簧弹弹力力随随弹弹簧簧伸伸长长量量的的变变化化是是线线性性关关系系.木木块块缓缓慢慢移移动动时时弹弹簧簧弹弹力力不不变变.图图线线与与横横轴轴所所围围梯梯形形面积即为拉力所做的功面积即为拉力所做的功.W=0.6+0.4240J=20J2021/8/9 星期一20在在F-s图图象象中中，图图线线和和横横轴轴所所围围成成的的面面积积即即表表示示力力所所做做的的功功，一一个个看

13、看似似复复杂杂的的变变力力做做功功问问题题，借借助助图图象象，使使得得解解题题过过程程简简单单、明明了了，另另外外需需要要根根据据涉涉及及的的物物理理过过程程分分析析力力的的变变化化规规律律，从从而准确描绘力而准确描绘力F与位移与位移s的关系图线的关系图线.2021/8/9 星期一21用用锤锤击击钉钉，设设木木板板对对钉钉子子的的阻阻力力跟跟钉钉子子进进入入木木板板的的深深度度成成正正比比，每每次次击击锤锤时时，锤锤子子对对钉钉子子做做的的功功相相同同，已已知知第第一一次次时时，钉钉子子进进入入板板内内1cm，请请探探究究分分析析击击第第二二次次过过程程中中，钉钉子子进进入入木木板的深度板的深

14、度.2021/8/9 星期一22由题意由题意f=kd，故，故f-d图可表示为：图可表示为：用面积表示用面积表示f所做的功，因两次做功相同，所做的功，因两次做功相同，=()2解得解得d=cm，故第二次钉子进入木，故第二次钉子进入木板的深度为板的深度为(-1)cm.2021/8/9 星期一23运运用用动动力力学学方方法法分分析析机机车车的的两种启动方式的运动形式两种启动方式的运动形式 2021/8/9 星期一242021/8/9 星期一252021/8/9 星期一262021/8/9 星期一272021/8/9 星期一28汽汽车车在在平平直直公公路路上上以以速速度度v0匀匀速速行行驶驶，发发动动机

15、机功功率率为为P.快快进进入入闹闹市市区区时时，司司机机减减小小了了油油门门，使使汽汽车车的的功功率率立立即即减减小小一一半半并并保保持持该该功功率率继继续续行行驶驶.如如下下图图所所示示的的四四个个图图象象中中，哪哪个个图图象象正正确确表表示示了了从从司司机机减减小小油油门门开开始，汽车的速度与时间的关系始，汽车的速度与时间的关系()2021/8/9 星期一29开始匀速，说明牵引力和阻力大小相等；开始匀速，说明牵引力和阻力大小相等；功率减小则速度和牵引力都要减小，因功率减小则速度和牵引力都要减小，因而汽车做加速度减小的变减速运动，由而汽车做加速度减小的变减速运动，由初始和最终状态的功率关系得最终速度初始和最终状态的功率关系得最终速度为初始时一半为初始时一半2021/8/9 星期一302021/8/9 星期一31