高三物理第四章复习中学教育中考_中学教育-中学课件.pdf
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1、第四章 机械能及其守恒定律 第一单元 功和功率 考点解读 知识要点 一、功:定义:功是作用在物体上的力与物体在力的方向上发生的位移的 做功的两个必要因素是 和 公式:,式中角是 说明:()特例:当=0时,W=;当=90时,W=;当=180时,W=()讨论:当 090时,W为 值,这时力 F 对物体做功,称之为力 F 对物体做了 功 当 90180时,W为 值,这时是物体克服 F 做功,称之为力 F对物体做了 功 当=90时,W=,这时力 F 对物体不做功 物理意义:功是 转化的量度,是标量,功的正负,既不描述功的大小,也不是描述功的方向,而是有它的特殊意义 单位:国际单位是 ,符号是 另外还有
2、电子伏、千瓦时等它们之间的换算关系:1eV=1610-19J 1kWh=3 6106J 合力的功:当物体受到几个力的作用时,各力所做的功相加,就等于合力所做的功 说明:()功的本质是力在空间的积累,所谓积累,既可以是力在位移方向的分量 Fcos与位移s 的乘积,也可以是位移在力的方向上的分量 scos 与力 F 的乘积理解功的概念时,要从本质上进行理解,而不能乱套公式()上述功的定义式对恒力才适用()功的正负的含义:力对物体做正功,导致物体能量增加;力对物体做负功,导致物体能量减少()功与参照物有关,一般以地面为参照物 二、功率:定义:功跟完成这些功所用时间的 物理意义:是描述做功 的物理量,
3、是 量 公式:()定义式:=;()推广式:=,当=0时,=;()平均功率公式:=W/t=Fv;()瞬时功率公式:=Fv;()额定功率:机械连续正常工作输出的 功率 单位:国际单位是 ,符号是 ,常用的单位还有 kw 公式=Fv 的运用有三种情况:()当 F 一定时,物体的运动速度越大,功率 P 也越大()当 v 一定时,F 越大,越大()当 P 一定时,F 与 v 成反比,如汽车在额定功率下行驶,要增大牵引力,则必须降低行驶速度;反之则必须减小牵引力 疑难探究 三、怎样理解功的公式 W=Fscos中的“s”?在功的计算式 W=Fscos中,s 是力的作用点沿力的方向上发生的位移,不一定是物体的
4、位移,大多数情况下,在力 F 对物体做功时,力 F 的作用点相对于物体静止,所以在这种情况下就把物体的位移当作了力 F 的作用点的位移了 四、机车的两种起动问题 以恒定功率起动 汽车从静止开始以额定功率起动,开始时由于汽车的速度很小,由公式 P=Fv知:牵引力 F 较大,因而由牛顿第二定律 F-f=ma知,汽车的加速度较大随着时间的推移,汽车的速度将不断增大,牵引力 F 将减小,加速度减小,但是由于速度方向和加速度方向相同,汽车的速度仍在不断增大,牵引力将继续减小,直至汽车的牵引力 F 和阻力 f 相平衡为止 汽车的牵引力 F 和阻力 f 平衡时,F-f=0,加速度 a0,汽车的速度达到最大值
5、 vm 汽车的运动形式是做加速度越来越小的变加速直线运动,最终做匀速直线运动其速度-时间图像如图 413 所示 以恒定牵引力起动 由于牵引力 F 恒定,根据牛顿第二定律图 4-1-4 F-f=ma,可知:加速度 a 恒定,汽车作匀加速直线运动,随着时间的推移,实际功率将不断增大由于汽车的实际功率不能超过其额定功率,汽车的匀加速直线运动只能维持到其实际功率等于其额定功率时,此时汽车的速度达到它匀加速直线运动阶段的最大速度 v1m,其后汽车只能以额定功率起动的方式进行再加速,其运动方式和第一种起动形式完全相同即汽车继续做加速度越来越小的变加速直线运动,直至汽车进入匀速直线运动状态,速度达到最终的最
6、大速度 vm汽车的起动过程经历了两阶段:一是匀加速直线运动阶段,二是变加速直线运动阶段,最终做匀速直线运动其速度-时间图像如图 4-1-4所示 单元达标 1 讨论力 F 在下列几种情况下做功的多少(1)用水平推力 F 推质量是 m的物体在光滑水平面上前进了 s(2)用水平推力 F 推质量为 2m的物体沿动摩擦因数为的水平面前进了 s(3)斜面倾角为,与斜面平行的推力 F,推一个质量为 2m的物体沿光滑斜面向上推进了s()A(3)做功最多 B(2)做功最多 C做功相等 D不能确定 2 质量为 m的物体静止在倾角为的斜面上,当斜面沿水平方向向右匀速移动了距离 s 时,如图 4-1-9所示,物体 m
7、相对斜面静止,则下列说法中不正确的是()A摩擦力对物体 m做功为零 B合力对物体 m做功为零 C摩擦力对物体 m做负功 D弹力对物体 m做正功 3关于功率以下说法中正确的是()A据 P=W/t 可知,机器做功越多,其功率就越大 B据 P=Fv 可知,汽车牵引力一定与速度成反比 C据 P=W/t 可知,只要知道时间 t 内机器所做的功,就可以求得这段时间内任一时刻机器做功的功率 D根据 P=Fv 可知,发动机功率一定时,交通工具的牵引力与运动速度成反比 4 以一定初速度竖直上抛出一个质量为 m的小球,小球上升的最大高度为 h,空气阻力的大小为 f,则从抛出点到返回至原出发点的过程中,下列说法中正
8、确的是()A空气阻力对小球做的功为零,重力对小球做的功也为零 B空气阻力对小球做的功为零,重力对小球做的功为mgh2 C空气阻力对小球做的功为fh2,重力对小球做的功也为零 D空气阻力对小球做的功为fh2,重力对小球做的功为mgh2 5如图 4-1-10所示,两个物体与水平地面间的动摩擦 因数相等,它们的质量也相等在甲图用力1F拉物体,在乙图用力2F推物体,夹角均为,两个物体都做匀速直线运动,通过相同的位移 设1F和2F对物体所做的功为1W和2W,物体克服摩擦力做的功为1W和2W,下面哪组表示式是正确的()A,21ww 21wwB,21ww 21ww C,21ww 21wwD,21ww 21w
9、w 6 起重机的吊钩下挂着质量为m的木箱,如果木箱以加速度a匀减速下降了高度h,则木箱克服钢索拉力所做的功为()Amgh Bhgam)(Chagm)(Dhgam)(7质量为m的木块静止在光滑水平地面上,从0t开始,将一个大小为F的水平恒力作用在该木块上,在Tt 时刻F的功率是()AmTF22 B mTF2 C mTF22 D mTF222 8设飞机在飞行中所受阻力与其速度的平方成正比,若飞机以速度v飞行,其发动机功率为P,则飞机以v2匀速飞行时,其发动机的功率为()AP2 B P4 C P8 D 无法确定 9 一质量kgm2的木块放在水平地面上,由静止开运动,受水平外力的图 4-1-9 图 4
10、-1-10 图 4-1-11 率公式额定功率机械连续正常工作输出的功率定义功是作用在物体上的力与物体在力单位国际单位是符号是的方向上发生的位移的常用的单位还有做功的两个必要因素是和公式式中角是说明特例当时当公式的运用有三种情况当一定体做功称之为力对物体做了额定功率下行驶要增大牵引力则必须降低行驶功速度反之则必须减小牵引力当时为值这时是物体克服做功称之为力对物体做了功疑难探究当时这时力对物体不做功物理意义功是转化的量度是标量三怎样理的大小也不是描述功的方大多数情况下在力对物体做功时力的作用向而是有它的特殊意义点相对于物体静止所以在这种情况下就把物体的单位国际单位是符号是另位移当作了力的作用点的位
11、移了外还有电子伏千瓦时等它们之间的换作用情况如图 4-1-11所示,已知木块与地面间动磨擦因数2.0,求木块从开始运动的前 8S 内水平外力对它所做的功(取2/10smg)10如图 4-1-12所示,质量为kgM2的长木板,长为mL2,上表面光滑,在其右端放一质量kgm2的小滑块(可视为质点),木板与水平地面间的动摩擦因数25.0,当水平恒力NF12作用于木板上后,木板由静止开始运动,共作用 4S 后撤去外力 F,求:(1)力 F 对木板所做的功;(2)木板最终静止时,滑块距木板左端的距离 11人的心脏每跳一次大约输送35108m的血液,正常人血压(心脏压送血液的压强)的平均值约为Pa4105
12、.1,心脏约每分钟跳 70 次,据此估测心脏工作的平均功率为多大?12一辆电动自行车的铭牌上给出了如下的技术参数:规格:车型62 电动自行车,整车质量kg30,最大载重kg120,后轮驱动直流永磁毂电机:额定输出功率w120 额定电压V40,额定电流A5.3(即输入电动机的功率为ww1405.340),质量为kg70的人骑此自行车沿平直公路行驶,所受阻力恒为车和人的总重的02.0k倍,取2/10smg,求:(1)此车的电机在额定功率下正常工作时的效率;(2)仅让电动机在额定功率提供动力的情况下,人骑自行车匀速行驶的速度;(3)仅让电机在额定功率提供动力的情况下,当车速为smv/.0.11时,人
13、骑车的加速度大小 第二单元 动能 动能定理 知识要点 一、动能:1定义:物体由于运动而具有的能量 2表达式:Ek=_ 3单位:国际单位是 J 说明:(1)动能是标量,只有大小,没有方向,也没有负值,只有正值(2)动能的大小具有相对性,对于不同的参考系速度大小不同,故动能大小也不同但我们平时都以地面为参考系(3)动能是状态量,所以我们在说物体的动能时,是指物体以速度v运动时的动能 二、动能定理:1内容:外力对物体所做的总功,等于物体动能的增加量 2公式:_ 其中 W 为外力所做的总功,是各个外力所做功的代数和 Ek2表示物体末状态的动能,Ek1表示物体初状态的动能 Ek2与 Ek1的差Ek为物体
14、动能的变化量 3说明:(1)研究对象是一个物体(高中阶段)(2)公式中的 v、s 均以地面为参照物(3)W 为外力功的代数和外力既可以同时作用,也可以是先后作用(4)是标量式,但有正负(5)合外力引起物体运动状态的变化,外力所做总功引起物体的动能变化 4物理意义:动能定理指出了外力做的总功与动能的变化关系,即外力对物体做的总功,对应着物体动能的变化,变化的大小由功的多少决定 疑难探究 三、利用动能定理解题,应注意哪些问题?1首先明确要研究的对象(一个物体),找出初、末状态(对应速度),及对应的过程 图 4-1-12 率公式额定功率机械连续正常工作输出的功率定义功是作用在物体上的力与物体在力单位
15、国际单位是符号是的方向上发生的位移的常用的单位还有做功的两个必要因素是和公式式中角是说明特例当时当公式的运用有三种情况当一定体做功称之为力对物体做了额定功率下行驶要增大牵引力则必须降低行驶功速度反之则必须减小牵引力当时为值这时是物体克服做功称之为力对物体做了功疑难探究当时这时力对物体不做功物理意义功是转化的量度是标量三怎样理的大小也不是描述功的方大多数情况下在力对物体做功时力的作用向而是有它的特殊意义点相对于物体静止所以在这种情况下就把物体的单位国际单位是符号是另位移当作了力的作用点的位移了外还有电子伏千瓦时等它们之间的换2 正确分析研究过程中物体受的所有外力,包括重力;3 要弄清各个外力做功
16、的大小和正负情况,计算时应把各已知功的正负号代人动能定理的表达式 4有些力在物体运动全过程中不是始终存在的,导致物体的运动包含几个物理过程,物体运动状态、受力情况等均发生变化,因而在求外力做功时,可根据不同情况求功(既可以把每段中的各力做的功求出,再求代数和;也可把每个力在全程中的功求出,再求代数和)5当物体的运动是由几个物理过程所组成,又不需要研究过程的中间状态时,可以把这几个物理过程看作一个整体进行研究 四、利用动能定理解题有哪些优点?什么情况下用动能定理解题?1动能定理是标量式,不牵扯方向问题在不涉及加速度和时间的问题时,可首先考虑动能定理 2对多过程可全程考虑,从而避开每个运动过程的具
17、体细节,具有过程简明、方法巧妙、运算量小等优点 3变力做功问题在某些问题中由于力 F 大小的变化或方向变化,所以不能直接由 W=FScos求变力 F 做功的值,此时可由其做功的结果动能的变化来求变力 F 所做的功 4曲线运动问题 单元达标 1一质量为 lkg 的物体被人用手由静止向上提升 1m时物体的速度是sm/2,下列说法中错误的是(g 取 l0rn/s2);()A提升过程中手对物体做功 12J B提升过程中合外力对物体做功 12J C提升过程中手对物体做功 D提升过程中物体克服重力做功 l J 2某消防队员从一平台上跳下,下落 2 m 后双脚触地,接着他用双腿弯曲的方法缓冲,使自身重心又下
18、降了 0 5 m,在着地过程中地面对双脚的平均作用力估计为()A自身重力的 2 倍 B自身重力的 5 倍 C自身重力的 8 倍 D自身重力的 10 倍 3某人从 125m高的楼顶抛出一小球,不计空气阻力,小球落地时的动能是抛出时的 11 倍,小球的质量为 06kg,取 gl0ms2,则人对小球做功是()A75J B80J C65J D以上答案都不正确 4质量为 m的汽车,以恒定功率从静止开始沿平直公路行驶,经时间 t 行驶距离为 s 时速度达到最大值 vm,已知所受阻力恒为 f,则此过程中发动机所做的功为 ()APt B21mvm2+fs Cfvmt DsvPm221 5如图 4-2-7所示,
19、一水平方向足够长的传送带以恒定的速率1v沿顺时针方向转动,传送带右端有一与传送带等高的光滑水平面一物块以初速度2v 沿直线向左滑向传送带后,经过一段时间又返回光滑水平面,此时其速率为2v,则下列说法正确的是()A只有1v=2v时,才有2v=1v B若1v2v,则2v=2v C若1vW1 8 质量kgm2的物体以50J 的初动能在粗糙的水平地面上滑行,其动能与位移关系如图 428 所示,则物体在水平面上的滑行时间t为图 42率公式额定功率机械连续正常工作输出的功率定义功是作用在物体上的力与物体在力单位国际单位是符号是的方向上发生的位移的常用的单位还有做功的两个必要因素是和公式式中角是说明特例当时
20、当公式的运用有三种情况当一定体做功称之为力对物体做了额定功率下行驶要增大牵引力则必须降低行驶功速度反之则必须减小牵引力当时为值这时是物体克服做功称之为力对物体做了功疑难探究当时这时力对物体不做功物理意义功是转化的量度是标量三怎样理的大小也不是描述功的方大多数情况下在力对物体做功时力的作用向而是有它的特殊意义点相对于物体静止所以在这种情况下就把物体的单位国际单位是符号是另位移当作了力的作用点的位移了外还有电子伏千瓦时等它们之间的换()As5 Bs4 Cs22 D2s 9一艘由三个推力相等的发动机驱动的气垫船,在湖面上由静止开始加速前进 s 距离后关掉一个发动机,气垫船匀速运动;将到码头时,又关掉
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