2017_2018學年高中物理第3章動能的變化與機械功課件（打包6套）滬科版.zip,2017,_2018,學年,高中物理,章動,變化,機械功,課件,打包,滬科版 第3章 習題課功與功率 學習目標1 熟練掌握恒力做功的計算方法 2 能夠分析摩擦力做功的情況 并會計算一對摩擦力對兩物體所做的功 3 能區(qū)分平均功率和瞬時功率 內(nèi)容索引 重點知識探究 當堂達標檢測 重點知識探究 一 功的計算 1 恒力的功功的公式W Fscos 只適用于恒力做功 即F為恒力 s是物體相對地面的位移 流程圖如下 2 變力做功的計算 1 將變力做功轉化為恒力做功 在曲線運動或有往復的運動中 當力的大小不變 而方向始終與運動方向相同或相反時 這類力的功等于力和路程的乘積 力F與v同向時做正功 力F與v反向時做負功 2 當變力做功的功率P一定時 如機車恒定功率啟動 可用W Pt求功 4 用F s圖像求功若已知F s圖像 則圖像與s軸所圍的面積表示功 如圖1所示 在位移s0內(nèi)力F做的功W 圖1 例1一物體在運動中受水平拉力F的作用 已知F隨運動距離x的變化情況如圖2所示 則在這個運動過程中F做的功為圖2A 4JB 18JC 20JD 22J 答案 解析 解析方法一由圖可知F在整個過程中做功分為三個小過程 分別做功為W1 2 2J 4J W2 1 2J 2JW3 4 4J 16J 所以W W1 W2 W3 4J 2 J 16J 18J 方法二F x圖像中圖線與x軸所圍成的面積表示做功的多少 x軸上方為正功 下方為負功 總功取三部分的代數(shù)和 即 2 2 2 1 4 4 J 18J B正確 例2在水平面上 有一彎曲的槽道AB 由半徑分別為和R的兩個半圓構成 如圖3所示 現(xiàn)用大小恒為F的拉力將一光滑小球從A點拉至B點 若拉力F的方向時時刻刻均與小球運動方向一致 則此過程中拉力所做的功為圖3A 零B FRC FRD 2 FR 答案 解析 解析小球受到的拉力F在整個過程中大小不變 方向時刻變化 是變力 但是 如果把圓周分成無數(shù)微小的弧段 每一小段可近似看成直線 拉力F在每一小段上方向不變 每一小段上可用恒力做功的公式計算 然后將各段做功累加起來 設每一小段的長度分別為l1 l2 l3 ln 拉力在每一段上做的功W1 Fl1 W2 Fl2 Wn Fln 拉力在整個過程中所做的功W W1 W2 Wn F l1 l2 ln 二 摩擦力做功的特點與計算 1 不論是靜摩擦力 還是滑動摩擦力都既可能是動力也可能是阻力 也可能與位移方向垂直 所以不論是靜摩擦力 還是滑動摩擦力既可以對物體做正功 也可以對物體做負功 還可以對物體不做功 2 一對相互作用的滑動摩擦力等大反向但物體之間存在相對滑動 即兩個物體的對地位移不相同 由W Fscos 可判斷一對相互作用的滑動摩擦力做功的總和不為零 3 一對相互作用的靜摩擦力等大反向且物體之間相對靜止 即兩個物體的對地位移相同 由W Fscos 可判斷一對相互作用的靜摩擦力做功的總和為零 例3質量為M的木板放在光滑水平面上 如圖4所示 一個質量為m的滑塊以某一速度沿木板表面從A點滑至B點 在木板上前進了l 同時木板前進了x 若滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)為 求摩擦力對滑塊 對木板所做的功各為多少 滑動摩擦力對滑塊 木板做的總功為多少 圖4 答案 mg l x mgx mgl 答案 解析 解析由題圖可知 木板的位移為sM x時 滑塊的位移為sm l x m與M之間的滑動摩擦力f mg 由公式W Fscos 可得 摩擦力對滑塊所做的功為Wm mgsmcos180 mg l x 負號表示做負功 摩擦力對木板所做的功為WM mgsM mgx 滑動摩擦力做的總功為W Wm WM mg l x mgx mgl 三 功率的計算 1 P 一般用來計算平均功率 而P Fv一般用來計算瞬時功率 此時v為瞬時速度 但當v為平均速度時 也可用來計算平均功率 2 應用公式P Fv時需注意 1 F與v沿同一方向時 P Fv 2 F與v方向有一夾角 時 P Fvcos 例4如圖5所示 質量為2kg的物體以10m s的初速度水平拋出 經(jīng)過2s落地 取g 10m s2 關于重力做功的功率 下列說法正確的是A 下落過程中重力的平均功率是400WB 下落過程中重力的平均功率是100WC 落地前的瞬間重力的瞬時功率是400WD 落地前的瞬間重力的瞬時功率是200W 圖5 落地的豎直分速度為vy gt 20m s 所以落到地面前的瞬間重力的瞬時功率是P mgvy 400W 答案 解析 四 機車的兩種啟動方式運動過程分析 汽車兩種啟動方式的過程分析與比較 注意 1 機車的輸出功率 P Fv 其中F為機車的牽引力 v為機車的瞬時速度 4 機車以恒定功率運行時 牽引力的功W Pt 例5如圖6所示 為修建高層建筑常用的塔式起重機 在起重機將質量m 5 103kg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動 加速度a 0 2m s2 當起重機輸出功率達到其允許的最大值時 保持該功率直到重物做vm 1 02m s的勻速運動 取g 10m s2 不計額外功 求 1 起重機允許的最大輸出功率 答案5 1 104W 答案 解析 圖6 解析設起重機允許的最大輸出功率為P0 重物達到最大速度時拉力F0等于重力 P0 F0vm F0 mg 代入數(shù)據(jù)得 P0 5 1 104W 2 重物做勻加速運動所經(jīng)歷的時間和起重機在第2s末的輸出功率 解析勻加速運動結束時 起重機達到允許的最大輸出功率 設此時重物受到的拉力為F 速度為v1 勻加速運動經(jīng)歷的時間為t1 有 P0 Fv1 F mg ma v1 at1 代入數(shù)據(jù)得 t1 5s 第2s末 重物處于勻加速運動階段 設此時速度為v2 輸出功率為P v2 at P Fv2 得 P 2 04 104W 答案5s2 04 104W 解析 答案 當堂達標檢測 1 功的計算 將一質量為m的小球從地面豎直向上拋出 小球上升h后又落回地面 在整個過程中受到的空氣阻力大小始終為f 則關于這個過程中重力與空氣阻力所做的功 下列說法正確的是A 重力做的功為2mgh 空氣阻力做的功為 2fhB 重力做的功為0 空氣阻力做的功也為0C 重力做的功為0 空氣阻力做的功為 2fhD 重力做的功為2mgh 空氣阻力做的功為0 1 2 3 4 答案 解析 5 1 2 3 4 5 解析重力是恒力 可以用公式W Fscos 直接計算 由于位移為零 所以重力做的功為零 空氣阻力在整個過程中方向發(fā)生了變化 不能直接用公式計算 可進行分段計算 上升過程和下降過程空氣阻力做的功均為 fh 因此在整個過程中空氣阻力做的功為 2fh 故選項C正確 2 摩擦力做功的特點 如圖7所示 A B兩物體疊放在一起 A被不可伸長的細繩水平系于左墻上 B在拉力F作用下 向右勻速運動 在此過程中 A B間的摩擦力做功情況是A 對A B都做負功B 對A B都不做功C 對A不做功 對B做負功D 對A做正功 對B做負功 1 2 3 4 答案 5 圖7 3 功率的計算 如圖8所示是小孩滑滑梯的情景 假設滑梯是固定光滑斜面 傾角為30 小孩質量為m 由靜止開始沿滑梯下滑 滑行距離為s時 重力的瞬時功率為 圖8 答案 解析 1 2 3 4 5 4 機車啟動問題 多選 一輛質量為m的轎車 在平直公路上運行 啟動階段轎車牽引力保持不變 而后以額定功率繼續(xù)行駛 經(jīng)過一定時間 其速度由零增大到最大值vm 若所受阻力恒為f 則關于轎車的速度v 加速度a 牽引力F 功率P的圖像正確的是 1 2 3 4 5 答案 解析 1 2 3 4 5 5 一種以氫氣為燃料的汽車 質量為m 2 0 103kg 發(fā)動機的額定輸出功率為80kW 行駛在平直公路上時所受阻力恒為車重的 若汽車從靜止開始先勻加速啟動 加速度的大小為a 1 0m s2 達到額定輸出功率后 汽車保持功率不變又加速行駛了800m 直到獲得最大速度后才勻速行駛 試求 g取10m s2 1 汽車的最大行駛速度 答案40m s 答案 解析 1 2 3 4 5 2 汽車勻加速啟動階段結束時的速度大小 答案20m s 答案 解析 1 2 3 4 5 解析設汽車勻加速啟動階段結束時的速度為v1 由F f ma 得F 4 103N 3 汽車從靜止到獲得最大行駛速度時阻力做的功 答案 2 106J 答案 解析 1 2 3 4 5 總位移s s1 s2 1000m 阻力做功W fs 2 106J