高考物理一轮复习必修第二册第五章机械能第一讲功和功率课件

这是一份高考物理一轮复习必修第二册第五章机械能第一讲功和功率课件，共41页。PPT课件主要包含了Flcosα，不做功，平均功率，Fvcosα，瞬时功率，正常工作，答案B，答案A，答案BC，答案AC等内容，欢迎下载使用。

第1讲　功和功率一、功1．定义：一个物体受到力的作用，如果在力的方向上发生了一段______，就说这个力对物体做了功。2．做功的两个要素(1)作用在物体上的_____。(2)物体在力的方向上发生的______。
3．公式：W＝_________。 (1)如图所示，α是力与_____方向之间的夹角，l为力的作用点的位移。(2)该公式只适用于恒力做功。4．功的正负(1)当0°≤α＜90°时，W＞0，力对物体做_____。(2)当α＝90°时，W＝0，力对物体________。(3)当90°＜α≤180°时，W＜0，力对物体做_____，或者说物体_____这个力做了功。
情境创设　 质量为m的物体静止在倾角为θ的斜面上，现在使斜面向右匀速移动距离l，物体相对于斜面静止。微点判断　(1)重力对物体做正功。( )(2)支持力对物体做正功。( )(3)摩擦力对物体不做功。( )(4)合力对物体做功为零。( )(5)支持力和摩擦力做功的代数和为正。( )
情境创设如图所示，“复兴号”高速列车正在平直轨道上匀速运行。微点判断　(6)“复兴号”高速列车运行的牵引力大小等于其阻力大小。( )(7)“复兴号”高速列车运行的速度越大，其实际功率越大。( )(8)若“复兴号”高速列车以恒定功率出站时，其加速度是不变的。( )(9)由P＝Fv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。( )(10)由公式P＝Fv只可以求平均功率，不可以求瞬时功率。( )
(一) 功的正负判断和恒力做功的计算(固基点) [题点全练通]1．[功的正负判断](多选)如图所示，在皮带传送装置中，皮带把物体P匀速带至高处，在此过程中，下述说法正确的是 (　 )A．摩擦力对物体做正功B．摩擦力对物体做负功C．支持力对物体不做功D．合力对物体做功为零
解析：取物体为研究对象，受力分析如图所示，受重力mg、沿皮带向上的静摩擦力Ff和垂直于皮带的支持力FN，由于Ff方向与运动方向一致，做正功，A正确，B错误；FN方向与运动方向垂直，不做功，C正确；由于匀速运动，合力为0，D正确。答案：ACD
2．[合力做功的计算] 一物体放在水平面上，它的俯视图如图所示，两个相互垂直的力F1和F2同时作用在物体上，使物体沿图中v0的方向做直线运动。经过一段位移的过程中，力F1和F2对物体所做的功分别为3 J和4 J，则两个力的合力对物体所做的功为 (　 )A．3 J B．4 J C．5 J D．7 J解析：当多个力对物体做功时，多个力的总功大小等于各个力对物体做功的代数和，故W合＝WF1＋WF2＝7 J，D正确。答案：D　
3．[恒力做功大小的分析与计算]两个相同物块P、Q分别在大小相等、方向如图所示的恒力F1和F2作用下沿水平面向右运动，物块与水平面间的动摩擦因数相同。在它们前进相同距离的过程中，F1和F2做功分别为W1和W2，P、Q两物块克服摩擦力所做的功分别为Wf1和Wf2，则有 (　 )A．W1＞W2，Wf1＞Wf2B．W1＝W2，Wf1＞Wf2C．W1＞W2，Wf1＝Wf2D．W1＝W2，Wf1＝Wf2
解析：设物块运动的位移大小为l，F2与水平方向的夹角为θ，由功的公式可知W1＝F1l，W2＝F2lcs θ，因为F1＝F2，则W1＞W2，Wf1＝μmgl，Wf2＝μ(mg－F2sin θ)l，则Wf1＞Wf2，A正确。答案：A　
[要点自悟明]1．功的正负判断方法(1)恒力做功的判断：依据力与位移方向的夹角来判断。(2)曲线运动中功的判断：依据F与v的方向夹角α来判断，0°≤α<90°时，力对物体做正功；90°<α≤180°时，力对物体做负功；α＝90°时，力对物体不做功。(3)依据能量变化来判断：功是能量转化的量度，若有能量转化，则必有力对物体做功。此法常用于判断两个相联系的物体之间的相互作用力做功的判断。
2．恒力做功的计算方法3．总功的计算方法方法一：先求合力F合，再用W总＝F合lcs α求功，此法要求F合为恒力。方法二：先求各个力做的功W1、W2、W3、…，再应用W总＝W1＋W2＋W3＋…求总功，注意代入“＋”“－”再求和。
(二) 功率的理解与计算(精研点)研清微点1　对功率的理解　1．关于某力做功的功率，下列说法正确的是 (　 )A．该力越大，其功率就越大B．该力在单位时间内做的功越多，其功率就越大C．功率越大，说明该力做的功越多D．功率越小，说明该力做功的时间越少
一点一过对功率的两点说明(1)物体在发生一段位移过程中所对应的功率为平均功率，物体在某一时刻的功率为瞬时功率。(2)力对物体做功的多少与地面是否光滑无关，但力对物体做功的功率大小与地面是否光滑有关。
研清微点2　瞬时功率大小分析与计算　2． 高台跳水被认为是世界上最难、最美的运动项目之一。运动员在十米跳台跳水比赛中，触水时重力的功率约为 (　 )A．7 000 W 　　B．700 WC．70 W 　　D．7 W
研清微点3　平均功率的分析与计算　3．(2023·山东高考)《天工开物》中记载了古人借助水力使用高转筒车往稻田里引水的场景。引水过程简化如下：两个半径均为R的水轮，以角速度ω匀速转动。水筒在筒车上均匀排布，单位长度上有n个，与水轮间无相对滑动。每个水筒离开水面时装有质量为m的水，其中的60%被输送到高出水面H处灌入稻田。当地的重力加速度为g，则筒车对灌入稻田的水做功的功率为(　 )
(三) 求变力做功的五种方法(培优点)方法1　利用微元法求变力做功将物体的位移分割成许多小段，因每一小段很小，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位移上的恒力所做功的代数和。此法常用于求解大小不变、方向改变的变力做功问题。
[例1]　 (多选)如图所示，在一半径为R＝6 m的圆弧形桥面的底端A，某人把一质量为m＝8 kg的物块(可看成质点)用大小始终为F＝75 N的拉力从底端缓慢拉到桥面顶端B(圆弧AB在同一竖直平面内)，拉力的方向始终与物块在该点的切线成37°角，整个圆弧桥面所对的圆心角为120°，g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8。在这一过程中，下列说法正确的是(　 )A．重力做功为240 JB．支持力做功为0C．拉力F做功约为376.8 JD．摩擦力做功约为136.8 J
方法2　化变力为恒力求变力做功有些变力做功问题通过转换研究对象，可转化为恒力做功，用W＝Flcs α求解。此法常用于轻绳通过定滑轮拉物体做功的问题中。
方法4　利用F-x图像求变力做功在F -x图像中，图线与x轴所围“面积”的代数和就表示力F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所围面积的情况(如三角形、矩形、圆等规则的几何图形)。
[例4]　 一物体在水平拉力F的作用下沿水平面运动。已知拉力F随物体运动位移x的变化情况如图所示。则在0～8 m的运动过程中，拉力F做的功为 (　 )A．6 J B．18 J C．20 J D．22 J[解析]　0～2 m力F做功W1＝F1x1＝4 J；2～4 m 力F做功W2＝F2x2＝－2 J；4～8 m力F做功W3＝F3x3＝16 J；这个运动过程中F做的总功为W＝W1＋W2＋W3＝18 J，B正确，A、C、D错误。[答案]　B
方法5　利用动能定理求变力做功利用公式W＝Flcs α不容易直接求功时，尤其对于曲线运动或变力做功问题，可考虑由动能的变化来间接求功，所以动能定理是求变力做功的首选。
(四) 机车启动问题(精研点)1．两种启动方式
[考法全析]考法(一)　恒定功率启动问题[例1]　如图甲所示，在粗糙的水平路段AB上有一质量为4×103 kg的越野车，正以 5 m/s的速度向右匀速运动，越野车前方的水平路段BC较平坦，越野车用12 s通过整个ABC路段的v-t图像如图乙所示，在t＝12 s处水平虚线与曲线相切，运动过程中越野车发动机的输出功率保持80 kW不变。假设越野车在两个路段上受到的阻力(含地面摩擦力和空气阻力等)各自恒定，求：
(1)越野车在AB路段上运动时所受的阻力大小；(2)BC路段的长度。
[答案]　(1)16 000 N　(2)61.25 m
考法(二)　恒定加速度启动问题[例2]　 某兴趣小组让一辆自制遥控小车在水平的直轨道上由静止开始运动，小车先做匀加速运动而后以恒定的功率运动，其运动的v-t图像如图所示(除4～8 s时间段内的图像为曲线外，其余时间段内图像均为直线)。小车的质量为m＝2 kg，小车在整个过程中所受的阻力大小不变恒为f＝6 N。求：(1)小车匀速行驶阶段的功率；(2)小车的速度为v1＝8 m/s时加速度a1的大小；(3)小车在加速运动过程中总位移x的大小。[解析]　(1)由题图可知：小车的最大速度vmax＝9 m/s由公式P＝Fvmax，F＝f，得P＝54 W。