2018_2019學(xué)年高中物理第3章動能的變化與機(jī)械功課件（打包6套）滬科版必修2.zip,2018,_2019,學(xué)年,高中物理,章動,變化,機(jī)械功,課件,打包,滬科版,必修 習(xí)題課功與功率 第3章動能的變化與機(jī)械功 學(xué)習(xí)目標(biāo) 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 重點探究啟迪思維探究重點 達(dá)標(biāo)檢測檢測評價達(dá)標(biāo)過關(guān) 重點探究 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 一 功的計算 2 變力做功的計算 1 將變力做功轉(zhuǎn)化為恒力做功 在曲線運動或有往復(fù)的運動中 當(dāng)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(fù)功 2 當(dāng)變力做功的功率P一定時 如機(jī)車恒定功率啟動 可用W Pt求功 圖1 例1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(gòu)成 如圖2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的方向總是與小球運動方向一致 則此過程中拉力所做的功為A 零B FR 圖2 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(shè)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 例2某人利用如圖3所示的裝置 用100N的恒力F作用于不計質(zhì)量的細(xì)繩的一端 將物體從水平面上的A點移到B點 已知 1 30 2 37 h 1 5m 不計滑輪質(zhì)量及繩與滑輪間的摩擦 求繩的拉力對物體所做的功 sin37 0 6 cos37 0 8 圖3 答案 解析 答案50J 解析由于不計繩與滑輪的質(zhì)量及摩擦 所以恒力F做的功和繩對物體的拉力做的功相等 本題可以通過求恒力F所做的功求出繩對物體的拉力所做的功 由于恒力F作用在繩的端點 故需先求出繩的端點的位移s 再求恒力F做的功 由幾何關(guān)系知 繩的端點的位移為在物體從A移到B的過程中 恒力F做的功為W Fs 100 0 5J 50J 故繩的拉力對物體所做的功為50J 1 無論是靜摩擦力還是滑動摩擦力 都可以做正功 也可以做負(fù)功 或者不做功 如下面幾個實例 1 如圖4所示 在一與水平方向夾角為 的傳送帶上 有一袋水泥相對于傳送帶靜止 當(dāng)水泥隨傳送帶一起勻速向下運動時 靜摩擦力f對水泥做負(fù)功 當(dāng)水泥隨傳送帶一起勻速向上運動時 靜摩擦力f對水泥做正功 二 摩擦力做功的特點 圖4 2 如圖5所示 人和物體隨圓盤一起做勻速圓周運動 人和物體受到的靜摩擦力的方向始終與運動方向垂直 不做功 3 如圖6所示 汽車加速行駛時 若車上的貨物相對車向后發(fā)生了滑動 則貨物受到的滑動摩擦力f方向向前 與貨物相對于地的位移方向相同 對貨物做正功 2 一對相互作用的靜摩擦力做功的代數(shù)和一定為零 如果一個做了W的正功 另一個必做W的負(fù)功 圖5 圖6 3 一對相互作用的滑動摩擦力做功的代數(shù)和一定是負(fù)值 例3質(zhì)量為M的木板放在光滑水平面上 如圖7所示 一個質(zhì)量為m的滑塊以某一初速度沿木板表面從A點滑至B點 在木板上前進(jìn)了l 同時木板前進(jìn)了s 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 答案 mg l s mgs mgl 答案 圖7 解析 解析由題圖可知 木板的位移為sM s時 滑塊的對地位移為sm l s 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 s 負(fù)號表示做負(fù)功 摩擦力對木板所做的功為WM mgsM mgs 滑動摩擦力做的總功為W Wm WM mg l s mgs mgl 針對訓(xùn)練在光滑的水平地面上有質(zhì)量為M的長木板A 如圖8所示 木板上放一質(zhì)量為m的物體B A B之間的動摩擦因數(shù)為 今在物體B上加一水平恒力F B和A發(fā)生相對滑動 經(jīng)過時間t B未滑離木板A 1 求摩擦力對A所做的功 解析 答案 圖8 解析木板A在滑動摩擦力的作用下 向右做勻加速直線運動 由牛頓第二定律得 mg MaA 因為摩擦力f的方向和位移sA的方向相同 即對A做正功 2 求摩擦力對B所做的功 解析 答案 解析物體B在水平恒力F和摩擦力f 的合力作用下向右做勻加速直線運動 設(shè)B的加速度為aB 由牛頓第二定律得F mg maB 摩擦力f 的方向和位移sB的方向相反 所以f 對B做負(fù)功 3 若木板A固定 求B對A的摩擦力對A做的功 解析 答案 解析若長木板A固定 則A的位移sA 0 所以摩擦力對A做功為0 即對A不做功 答案0 三 功率的計算 2 瞬時功率的計算 計算瞬時功率只能用P Fvcos 求解 其中 為力F與速度v的夾角 例4 多選 質(zhì)量為m的物體靜止在光滑水平面上 從t 0時刻開始受到水平力的作用 水平力F與時間t的關(guān)系如圖9所示 力的方向保持不變 則 圖9 答案 解析 1 兩種啟動方式的過程分析 四 機(jī)車的兩種啟動方式 2 機(jī)車啟動問題中幾個物理量的求法 例5汽車發(fā)動機(jī)的額定功率為60kW 汽車的質(zhì)量為5t 汽車在水平路面上行駛時 阻力是車重的0 1倍 g取10m s2 1 汽車保持額定功率不變從靜止啟動后 汽車所能達(dá)到的最大速度是多大 答案12m s 解析汽車運動中所受的阻力f 0 1mg 0 1 5 103 10N 5 103N汽車保持額定功率啟動時 做加速度逐漸減小的加速運動 當(dāng)加速度減小到零時 速度達(dá)到最大 此時汽車的牽引力F1 f 5 103N 答案 解析 當(dāng)汽車的速度為6m s時加速度為多大 答案1m s2 答案 解析 由牛頓第二定律得F2 f ma 2 若汽車從靜止開始 保持以0 5m s2的加速度做勻加速直線運動 這一過程能維持多長時間 答案16s 答案 解析 解析當(dāng)汽車以恒定加速度0 5m s2勻加速運動時 設(shè)汽車的牽引力為F3 由牛頓第二定律得F3 f ma 即F3 Ff ma 5 103N 5 103 0 5N 7 5 103N汽車勻加速運動時 其功率逐漸增大 當(dāng)功率增大到等于額定功率時 勻加速運動結(jié)束 此時汽車的速度 分析機(jī)車啟動問題 要注意幾個關(guān)系 以水平路面行駛為例 1 抓住兩個核心方程 牛頓第二定律方程F f ma聯(lián)系著力和加速度 P Fv聯(lián)系著力和速度 一般解題流程為 已知加速度 2 注意兩個約束條件 若功率P一定 則牽引力F隨速度v的變化而變化 若加速度a 即牽引力F 一定 則功率P隨速度v的變化而變化 達(dá)標(biāo)檢測 1 功的計算 一物體在運動中受水平拉力F的作用 已知F隨運動距離s的變化情況如圖10所示 則在這個運動過程中F做的功為A 4JB 18JC 20JD 22J 答案 解析 1 2 3 4 圖10 1 2 3 4 解析方法一由題圖可知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 s圖像中圖線與s軸所圍成的面積表示做功的多少 s軸上方為正功 下方為負(fù)功 總功為三部分的代數(shù)和 即 2 2 2 1 4 4 J 18J B正確 2 摩擦力做功的特點 如圖11所示 平板車放在光滑水平面上 一個人從車的左端加速向右端跑動 設(shè)人受到的摩擦力為f 平板車受到的摩擦力為f 下列說法正確的是A f f 均做負(fù)功B f f 均做正功C f做正功 f 做負(fù)功D 因為是靜摩擦力 f f 做功均為零 答案 解析 1 2 3 4 圖11 解析人在移動過程中 人對車的摩擦力向左 車向后退 故人對小車的摩擦力做正功 但對于人來說 人在蹬車過程中 人受到的其實是靜摩擦力 方向向右 位移也向右 故摩擦力對人做的功是正功 選項B正確 1 2 3 4 3 功率的計算 如圖12所示 質(zhì)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(guān)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12 答案 解析 1 2 3 4 1 2 3 4 4 機(jī)車啟動問題 一輛汽車在水平路面上由靜止啟動 在前5s內(nèi)做勻加速直線運動 5s末達(dá)到額定功率 之后保持額定功率運動 其v t圖像如圖13所示 已知汽車的質(zhì)量為m 2 103kg 汽車受到地面的阻力為車重的倍 g取10m s2 則A 汽車在前5s內(nèi)的阻力為200NB 汽車在前5s內(nèi)的牽引力為6 103NC 汽車的額定功率為40kWD 汽車的最大速度為20m s 解析 1 2 3 4 圖13 答案 1 2 3 4