高考?xì)v史 第四單元 第1講 功和能功率知識研習(xí)課件 魯科版必修2

1、1．舉例說明功是能量轉(zhuǎn)化的量度，理解功和功率．2．通過實(shí)驗(yàn)，探究恒力做功與物體動能變化的關(guān)系．理解動能和動能定理，會用動能定理解釋生活和生產(chǎn)中的現(xiàn)象．3．理解重力勢能，知道重力勢能的變化與重力做功的關(guān)系．,4．通過實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，理解機(jī)械能守恒定律．會利用機(jī)械能守恒定律分析生活和生產(chǎn)中的有關(guān)問題．5．了解自然界中存在多種形式的能量，知道能量守恒是最基本、最普遍的自然規(guī)律之一．6．通過能量守恒以及能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性，

2、認(rèn)識提高效率的重要性．了解能源與人類生存和社會發(fā)展的關(guān)系．知道可持續(xù)發(fā)展的重要意義．,本部分涉及的內(nèi)容是動力學(xué)內(nèi)容的深化，其中動能定理、機(jī)械能守恒定律及功能關(guān)系是高考考查的熱點(diǎn)和重點(diǎn)．這部分內(nèi)容除單獨(dú)命題外，還常與圓周運(yùn)動、平拋運(yùn)動、帶電粒子在電磁場中的運(yùn)動、電磁感應(yīng)等內(nèi)容相結(jié)合．從題型上看，可以是選擇題，也可以是計(jì)算題．,要深刻理解有關(guān)的基本概念，牢固掌握應(yīng)用兩個定理解題的步驟，深入理解它們的內(nèi)涵和外延．學(xué)會將復(fù)雜的物理過程分解成若干

3、個子過程，分析每一個過程的始末運(yùn)動狀態(tài)量及物理過程中力、加速度、速度、能量的變化．要學(xué)會建立相關(guān)物理模型，靈活運(yùn)用牛頓運(yùn)動定律、動能定理、機(jī)械能守恒定律及能量轉(zhuǎn)化的方法提高解決實(shí)際問題的能力．,1．功(1)做功的兩個不可缺少的因素： 和物體在上發(fā)生的位移．(2)公式： (s表示力的作用點(diǎn)相對地面的位移)(3)單位：.1 J＝1 N·m.,物體受到力的作用,力的方向,W＝Fs.,焦耳,(

4、4)矢標(biāo)性：功是，但有正、負(fù)功之分，正功表示對物體做功，負(fù)功表示對物體做功．2．功率(1)定義：功跟完成這些功的比值．(2)物理意義：功率描述做功的，功率大則做功 ，功率小則做功．,平均功率,標(biāo)量,動力,阻力,所用時間,快,慢,快慢,,②P＝Fvcosα中，若v為平均速度，則P為 ；v為瞬時速度，則P為；α為F與v的夾角．(4)額定功率：機(jī)械工作時輸出的功率．一般在機(jī)械

5、的銘牌上標(biāo)明．(5)實(shí)際功率：機(jī)械實(shí)際工作時輸出的功率．要求它小于等于額定功率．,平均功率,瞬時功率,正常,最大,考點(diǎn)一　判斷功的正、負(fù)的方法1．根據(jù)力和位移方向的夾角判斷．此法常用于恒力功的判斷．2．根據(jù)力和瞬時速度方向的夾角判斷．此法常用于判斷質(zhì)點(diǎn)做曲線運(yùn)動時變力的功，夾角是銳角做正功，是鈍角做負(fù)功，是直角不做功．3．從能量的轉(zhuǎn)化角度來進(jìn)行判斷．若有能量轉(zhuǎn)化，則應(yīng)有力做功．此法常用于判斷兩個相聯(lián)系的物體做功的情況．,【案例1

6、】　(2009·廣東理科基礎(chǔ))物體在合外力作用下做直線運(yùn)動的v­t圖象如圖所示．下列表述正確的是(　　)A．在0～1 s內(nèi)，合外力做正功B．在0～2 s內(nèi)，合外力總是做負(fù)功C．在1～2 s內(nèi)，合外力不做功D．在0～3 s內(nèi)，合外力總是做正功,【解析】　從圖象上可知，0～1 s內(nèi)物體的速度增大，動能增大，合外力做正功，A項(xiàng)正確；同理分析，0～2 s內(nèi)合外力先做正功后做負(fù)功，B項(xiàng)錯誤；1～2 s內(nèi)合外力做負(fù)功，C

7、項(xiàng)錯誤；0～3 s內(nèi)合外力先做正功，后做負(fù)功，D項(xiàng)錯誤．【答案】　A,【即時鞏固1】 如圖所示，物體沿弧形軌道滑下后進(jìn)入足夠長的水平傳送帶，傳送帶以圖示方向勻速運(yùn)轉(zhuǎn)，則傳送帶對物體做功情況不可能的是(　　)A．始終不做功　　　　　　B．先做負(fù)功后做正功C．先做正功后不做功 D．先做負(fù)功后不做功,【解析】　要判斷傳送帶對物體的做功情況需分析物體所受摩擦力的可能方向．設(shè)傳送帶速度大小為v1，物體剛滑上傳送帶時的速度大小為

8、v2.①當(dāng)v1＝v2時，物體隨傳送帶一起勻速運(yùn)動，故傳送帶與物體之間不存在摩擦力，即傳送帶對物體始終不做功，A正確．②當(dāng)v1v2時，物體相對傳送帶向左運(yùn)動，物體受到的滑動摩擦力方向向右，則物體先做勻加速運(yùn)動直到速度達(dá)到v1，再做勻速運(yùn)動，故傳送帶對物體先做正功后不做功，C正確．應(yīng)選B項(xiàng)．【答案】　B,考點(diǎn)二　幾種求功的方法1．恒力做功的求解方法用W＝Fscosα求解．處理方法有兩種，一是用力F乘以物體在力F方向上的分位移scosα

9、，二是用力F在位移s方向上的分力Fcosα乘以物體的位移s.2．合外力的功求解方法①先用平行四邊形定則求出合外力，再根據(jù)W＝F合scosα計(jì)算功．注意：α應(yīng)是合外力與位移s的夾角．②先分別求出各個外力的功：W1＝F1scosα1，W2＝F2scosα2…再把各個外力的功求代數(shù)和，即：W＝W1＋W2＋W3＋…,3．與勢能相關(guān)的力的功的求法如重力、彈簧的彈力、電場力等．它們的功與路徑無關(guān)，只與位移有關(guān)，或者說只與始、末點(diǎn)的位置有關(guān)．

10、它們的功可以根據(jù)對應(yīng)勢能的變化來求．4．變力做功的求解方法①用動能定理W＝ΔEk或功能關(guān)系W＝ΔE(功是能量轉(zhuǎn)化的量度)即用能量的增量等效代換變力所做的功(可計(jì)算變力功或恒力功)．,作出變力F隨位移s變化的圖象，圖象與位移軸所圍的“面積”即為變力做的功．如圖(a)表示恒力F做的功W，圖(b)表示變力F做的功W.,【技巧提示】　恒力做功的大小只與F、s、α這3個量有關(guān)，與物體是否還受其他力、物體的速度、加速度等其他因素?zé)o關(guān)．,【案例2

11、】 如圖所示，一質(zhì)量為m=2.0 kg的物體從半徑為R=5.0 m的圓弧的A端，在拉力作用下沿圓弧緩慢運(yùn)動到B端（圓弧AB在豎直平面內(nèi)）.拉力F大小不變，始終為15 N，方向始終與物體在該點(diǎn)的切線成37°角.圓弧所對應(yīng)的圓心角為60°，BO邊為豎直方向，g取10 m/s2.求這一過程中：,（1）拉力F做的功；（2）重力mg做的功；（3）圓弧面對物體的支持力做的功；（4）圓弧面對物體的摩擦力做的功.,【解析】（1

12、）將圓弧 分成很多小段l1、l2、l3……ln，拉力在每小段上做的功為W1、W2、W3……Wn，因拉力F大小不變，方向始終與物體在該點(diǎn)的切線成37°角，所以W1=F1lcos37°W2=Fl2cos37°W3=Fl3cos37°……Wn=Flncos37°,,所以WF=W1+W2+…+Wn=Fcos37°（l1+l2+…+ln）=Fcos37°

13、 R=62.8 J. （2）重力mg做的功WG=-mgR（1-cos60°）= -50 J.（3）物體受的支持力N始終與物體的運(yùn)動方向垂直，所以WN=0.（4）因物體在拉力F作用下緩慢移動，動能不變，由動能定理WF+WG+Wf=0所以Wf=-（WF+WG）= -12.8 J.【答案】（1）62.8 J（2）-50 J（3）0（4）-12.8 J,,【即時鞏固2】如圖所示，質(zhì)量為m的物體沿傾角為α的粗糙斜面下滑了

14、一段距離s，物體與斜面間的動摩擦因數(shù)為μ，試求物體所受各力在下滑過程中對物體所做的功及這些力所做的總功.,【解析】物體下滑過程中受重力G、彈力F1、滑動摩擦力F2作用，如圖所示.重力做功W=mgscos（90°-α）=mgssinα,彈力做功W1=Flscos90°=0,摩擦力做功為W2=F2scos180°=-μmgscosα.外力所做的總功為W總=W+W1+W2=mgs（sinα-μcosα

15、）.【答案】重力做功為mgssinα彈力做功為零摩擦力做功為-μmgscosα 總功為mgs（sinα-μcosα）,【案例3】　如圖所示，某人用大小不變的力F拉著放在光滑平面上的物體，開始時與物體相連的繩和水平面間的夾角是α，當(dāng)拉力F作用一段時間后，繩與水平面間的夾角為β.已知圖中的高度是h，求繩的拉力T對物體所做的功．(假定繩的質(zhì)量、滑輪質(zhì)量及繩與滑輪間的摩擦不計(jì)．),【技巧點(diǎn)撥】　作用在物體上的拉力T大小不變，方向變化，是變

16、力做功問題．人對繩的拉力F對繩做的功就等于繩的拉力T對物體做的功，而F的大小和方向都不變，利用等效法改變研究對象，就把求T變力做功問題轉(zhuǎn)化為求恒力F對繩做功的問題．,【即時鞏固3】　人在A點(diǎn)拉著繩通過一定滑輪吊起質(zhì)量為m＝50 kg的物體，如圖所示，開始時繩與水平方向的夾角為60°，人勻速提起重物由A點(diǎn)沿水平方向運(yùn)動s＝2 m而到達(dá)B點(diǎn)，此時繩與水平方向成30°角，求人對繩的拉力做了多少功？(取g＝10 m/s2),

17、【解析】　人對繩的拉力大小雖然始終等于物體的重力，但方向卻時刻在變，而已知的位移s又是人沿水平方向走的距離，所以無法利用W＝Fscosα直接求拉力做的功．若轉(zhuǎn)換一下研究對象則不難發(fā)現(xiàn)：人對繩的拉力的功與繩對物體的拉力的功相等，而繩對物體的拉力是恒力．這種轉(zhuǎn)換研究對象的辦法也是求變力做功的有效途徑之一．,【答案】　732 J,【案例4】（2011·海南高考）一質(zhì)量為1 kg的質(zhì)點(diǎn)靜止于光滑水平面上，從t=0時起，第1秒內(nèi)受到2

18、N的水平外力作用，第2秒內(nèi)受到同方向的1 N的外力作用.下列判斷正確的是（ ）A.0~2 s內(nèi)外力的平均功率是 WB.第2 s內(nèi)外力所做的功是 JC.第2 s末外力的瞬時功率最大D.第1 s內(nèi)與第2 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)動能增加量的比值是,,,,【解析】由題意質(zhì)點(diǎn)所受的水平外力即為合力，則知質(zhì)點(diǎn)在這2秒內(nèi)的加速度分別為a1=2 m/s2、a2=1 m/s2，則質(zhì)點(diǎn)在第1 s末與第2 s末的速度分別為v1=2 m/s、

19、v2=3 m/s，每一秒內(nèi)質(zhì)點(diǎn)動能的增加量分別為ΔEk1= =2 J、ΔEk2= =2.5 J，D正確.再由動能定理可知第2 s內(nèi)與0~2 s內(nèi)外力所做功分別為W2=ΔEk2=2.5 J、W= -0=4.5 J，,,,,則在0~2 s內(nèi)外力的平均功率P= =2.25 W，A正確，B錯誤.由P=Fv知質(zhì)點(diǎn)在第1 s末與第

20、2 s末的瞬時功率分別為P1=4 W、P2=3 W，故C錯誤. 【答案】A、D,,【即時鞏固4】　如圖所示，重物的質(zhì)量為1 kg，動滑輪質(zhì)量不計(jì)，豎直向上拉動細(xì)繩，使重物從靜止開始以5 m/s2的加速度上升，則拉力F在1 s內(nèi)對物體做的功為多大？拉力F在1 s末的瞬時功率是多大？(g取10 m/s2),考點(diǎn)四　機(jī)動車輛起動的兩種方式1．機(jī)車以恒定功率起動的運(yùn)動過程,2．機(jī)車以恒定加速度起動的運(yùn)動過程,【案例5】　(2009·

21、;四川理綜)圖示為修建高層建筑常用的塔式起重機(jī)．在起重機(jī)將質(zhì)量m＝5×103 kg的重物豎直吊起的過程中，重物由靜止開始向上做勻加速直線運(yùn)動，加速度a＝0.2 m/s2，當(dāng)起重機(jī)輸出功率達(dá)到其允許的最大值時，保持該功率直到重物做vm＝1.02 m/s的勻速運(yùn)動．g取10 m/s2，不計(jì)額外功．求：(1)起重機(jī)允許輸出的最大功率．(2)重物做勻加速運(yùn)動所經(jīng)歷的時間和起重機(jī)在第2秒末的輸出功率．,【解析】　(1)設(shè)起重機(jī)

22、允許輸出的最大功率為P0，重物達(dá)到最大速度時拉力F0等于重力．P0＝F0vm.①F0＝mg.②代入數(shù)據(jù)，有：P0＝5.1×104 W．③(2)勻加速運(yùn)動結(jié)束時，起重機(jī)達(dá)到允許輸出的最大功率，設(shè)此時重物受到的拉力為F，速度為v1，勻加速運(yùn)動經(jīng)歷時間為t1，有：,P0＝Fv1，④F－mg＝ma，⑤v1＝at1.⑥由③④⑤⑥，代入數(shù)據(jù)，得：t1＝5

23、s．⑦t＝2 s時，重物處于勻加速運(yùn)動階段，設(shè)此時速度為v2，輸出功率為P，則v2＝at，⑧P＝Fv2.⑨由⑤⑧⑨，代入數(shù)據(jù)，得：P＝2.04×104 W.【答案】　(1)5.1×104 W　(2)2.04×104 W,【即時鞏固5】　質(zhì)量為m＝5×103 kg的汽車在水平公路上行駛，阻力是車重的10%.讓車保持額定功率為60 kW從靜止開始起動．(1)若以額定