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高考物理一轮复习功和功率同步课件
功(取绝对值).
4.功的正负的确定 在公式W=Fscosα中,α为F与s的夹角.
(1)若α<90°,则W>0,表示力对物体做 正功. (2)若α=90°,则W=0,表示力对物体 不做功. (3)若90°<α≤180°,则W<0,表示力对物体做 功负.
功的公式可有两种理解:一是力“F”乘以物体在 力的方向上发生的位移“scosα”;二是在位移s方向上 的力“Fcosα”乘以位移s.
(3)当卡车开上平台后,设匀速行驶的速度为v2
则P=Ff2v2=kv22=7250 W┄┄┄┄┄┄┄┄┄(2分)
由Pt+WFf2= m(v22-v12)得:
WFf2= ×103×[
-( )2] J-7250×40 J
=-4×104 J┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(2分)
故卡车克服阻力做功为4×104 J.┄┄┄┄┄┄(2分)
5.实际功率:机械 实际工作时输出的功率.要求小于等于 额定功率.
(1)P=Fvcosα可以理解为速度v与力沿速度方向的分量Fcosα 的乘积,也可以不分解力而分解速度,将公式理解为力 F与速度沿力的方向上的分量vcosα的乘积.
(2)某一过程的功率指平均功率,某一时刻的功率指瞬时 功率.
1.根据力和位移之间的夹角判断,此法常用于恒力做功 的判断.
一、功 1.做功的两个要素 (1)力; (2)物体在 力的方向 上发生位移. 2.公式:W=Fscosα,α是力和位移方向间的夹角,此公
式只适用于恒力做功.
3.功的正负的意义 (1)功是 标 量,但有正负之分,正功表示动力对物体做
功,负功表示 阻力 对物体做功. (2)一个力对物体做负功,往往说成是物体 克服这个力做
运动规律
动(对应下图的
OA段);以vm做 匀速直线运动
时间t0= vm ;加速度逐渐减小的变 加速直线运a动(对应下图中的AB段);
(对应下图中的 AB段)
以vm做匀速直线运动(对应下图中的 BC段)
v-t图象
1.解决机车启动问题,首先要弄清是哪种启动方式,然后 采用分段处理法.在匀加速运动阶段常用牛顿第二定律 和运动学公式结合分析,在非匀加速运动阶段一般用动 能定理求解.
0~2t0时间内的位移s1=
·(2t0)2=2·
F做功W1=F0s1=2
3t0时的速度:v2=
·t0+v1=5 ·t0
3t0时刻的瞬时功率:P=3F0·v2=15.
故B正确,A错.
2t0~3t0时间内的位移s2=v1t0+
F做的功W2=3F0s2=
.
0~3t0时间内F的平均功率P=
C错.
[答案] BD
A.小车克服重力所做的功是mgh B.合力对小车做的功是 mv2 C.推力对小车做的功是 mv2+mgh D.阻力对小车做的功是 mv2+mgh-Fs
[服该力做功在表述上有符号差别; (2)分清由A到B的过程中都有哪些力做功以及它们的符号; (3)恒力的功和变力的功的计算方法.
二、功率 1.定义:功W跟完成这些功所用时间t 的比值. 2.物理意义:功率表示做功的快慢 ,功率大则做功 快 ,
功率小则做功慢 . 3.计算式 (1)P= W,P为时间t内的 平均功率.
t
(2)P=Fvcosα
4.额定功率:机械在正常条件下可以 长时间 工作的 最大功 率.一般在机械的铭牌上标明.
(15分)(2011·南通调研)如 图5-1-6所示,一个与平台连接 的足够长斜坡的倾角sinθ= , 一辆卡车的质量为1 t.关闭发动机, 卡车从静止开始沿斜坡滑下,最大速度可达120 km/h,已 知卡车运动过程中所受空气阻力和地面阻力与速度成正比, 即Ff=kv.
(1)求出比例系数k; (2)现使卡车以恒定功率P沿斜坡向上行驶,达到的最大 速度为54 km/h,求功率P; (3)当卡车开上平台后,继续保持此恒定功率行驶40 s, 重新匀速行驶,求卡车开上平台后到匀速行驶的过程中 克服阻力所做的功.
解析:v=72 km/h=20 m/s,由P=Fv得P1=F1v=Ff1v; P2=F2v=Ff2v,故ΔP=P1-P2=(Ff1-Ff2)v=1×103 W.
答案:1×103 W
(2011·淄博模拟)如图5-1-4所示,质量为m的 小车在水平恒力F推动下,从山坡(粗糙)底部A处由静止 开始运动至高为h的坡顶B,获得速度为v,A与B之间的 水平距离为s,重力加速度为g.下列说法正确的是 ()
3.总功的求法 (1)总功等于合力的功
先求出物体所受各力的合力F合,再根据W总=F合scosα计 算总功,但应注意α应是合力与位移s的夹角. (2)总功等于各力做功的代数和 分别求出每一个力做的功:W1=F1s1cosα1,W2= F2s2cosα2,W3=F3s3cosα3,…再把各个力做的功求代数 和,即:W总=W1+W2+W3+…
[思路点拨] 卡车沿斜面向下运动达到最大速度时、卡 车沿斜面向上运动达到最大速度时和卡车在平台上匀速 行驶时所受的合力均为零;卡车在平台上运动至匀速行 驶的过程中,阻力为变力,可用动能定理或能量转化与 守恒求阻力所做的功.
[解题样板] (1)当卡车的重力沿斜面向下的分力等于阻力时,
卡车的速度达到最大
1.如图5-1-1所示,小物块A位 于光滑的斜面上,斜面位于光 滑的水平面上,从地面上看, 小物块沿斜面下滑的过程中, 斜面对小物块的作用力 ( )
A.垂直于接触面,做功为零 B.垂直于接触面,做功不为零 C.不垂直于接触面,做功为零 D.不垂直于接触面,做功不为零
解析:法一:因斜面放在光滑的水 平面上,当A下滑时,斜面在A的压 力下将向右加速运动,A的对地位移 如图所示,斜面对A的弹力方向垂直 于接触面,弹力F与A的对地位移的夹角大于90°,所以 斜面对小物块A的作用力做负功,正确选项为B.
↓⇒a=
不变⇒v↑⇒P=Fv↑,直
到P=P额=Fvm′
方式 过程
恒定功率启动
恒定加速度启动
过程 分析
阶段二:
阶段二:
v↑⇒F=
↓⇒
当F=F阻时,a= a=
↓
0⇒v达到最大值, 阶段三:
P=F阻vm
F=F阻时,a=0⇒v达 最大值,vm=
方式 恒定功率启动
过程
恒定加速度启动
以加速度a做匀加速直线运动(对应下 加速度逐渐减小 的变加速直线运 图中的OA段),匀加速运动能维持的
[答案] (1)10 N·s/m (2)7250 W (3)4×104 J
在分析汽车启动问题时,要先分清是恒定功率启动 还是匀加速启动,匀加速启动时要分析清楚发动机的功 率是否达到额定功率,达到额定功率后汽车以恒定功率 运动,牵引力随速度的增大而减小,不能再用匀变速直 线运动的规律求解,而要结合动能定理分析.
D选项正确. [答案] ABD
(1)求功时,首先要看清是恒力做功还是变力做功.若是 求变力做功,是转化为恒力做功求,还是用功能关系 求,要确定好方法.
(2)不注意过程分析,忽略阻力对小车做的功,易错选C.
(2009·宁夏高考)质量为m的 物体静止在光滑水平面上,从t=0 时刻开始受到水平力的作用.力的 大小F与时间t的关系如图5-1-5所 示,力的方向保持不变,则 ( )
2.变力做功 (1)用动能定理W=ΔEk或功能关系W=ΔE,即用能量的增
量等效代换变力所做的功.(也可计算恒力功) (2)当变力的功率P一定时,可用W=Pt求功,如机车以恒
定功率启动时.
(3) 将变力做功转化为恒力做功
①当力的大小不变而方向始终与运动方向相同或相反
时,这类力做的功的大小等于力和路程(不是位移)的
(2)斜面对物体的作用力有两个,即支持力FN和静摩擦力 Ff,斜面对物体做的功应是这两个力的合力做的功,也 就等于这两个力做功的代数和,故斜面对物体做的功为 W=WFN+WFf=0. 答案:(1)见解析 (2)0
方式 过程
恒定功率启动
恒定加速度启动
过程 分析
阶段一: v↑⇒F= ↓
阶段一:
a=
不变⇒F
(1)m所受各力对它做的功各是多少? (2)斜面对物体做的功又是多少?
解析:(1)对物体m进行受力分析如图所示.根据力的平 衡条件可得:支持力FN=mgcosθ,静摩擦力Ff=mgsinθ, 因mg、FN、Ff均为恒力,由W=Fscosα可得
重力做的功WG=mgcos90°=0. 支持力做的功 WFN=mgcosθ·s·cos(90°-θ)=mgssinθcosθ. 静摩擦力做的功 WFf=mgsinθ·s·cos(180°-θ)=-mgssinθcosθ
·t02=
,
.故D选项正确,
(1) 首先要明确所求功率是平均功率还是瞬时功率,对应于 某一过程的功率为平均功率,对应于某一时刻的功率为瞬时 功率.
(2) 求瞬时功率时,如果F与v不同向,可用力F乘以F方向的 分速度,或速度v乘以速度方向的分力求解.
(3)用P=F· cosα求平均功率时, 应容易求得,如求匀变 速直线运动中某力的平均功率.
则mgsinθ=kvm┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(2分) 得k=10 N·s/m┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(1分)
(2)Ff1=kv1=10×
N=150 N┄┄┄┄┄┄(2分)
F=Ff1+mgsinθ=(150+104× )N┄┄┄┄(2分)
P=Fv1=(150+104× )× W=7250 W┄┄(2分)
[课堂笔记] 小车克服重力做功W=Gh=mgh,A选项正确;
由动能定理,小车受到的合力做的功等于小车动能的增量,
W合=ΔEk=
mv2,B选项正确;由动能定理,W合=W
推+W重+W阻= mv2,所以推力做的功W推= mv2-
W阻-W重= mv2+mgh-W阻,C选项错误;阻力对小
车做的功W阻= mv2-W推-W重= mv2+mgh-Fs,