高中物理5-1第1讲功和功率.ppt

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1、第1讲功和功率,【思维驱动】 (多选)下列说法中正确的是 () A功是矢量，正负表示其方向 B功是标量，正负表示外力对物体做功还是物体克服外力做功 C力对物体做正功还是做负功取决于力和位移的方向关系 D力对物体做的功总是在某过程中完成的，所以功是一个过程量,功(考纲要求),解析功是标量，是过程量，功的正负不代表其大小，也不代表其方向，只说明做功的力是动力还是阻力 答案BCD,【知识存盘】 1做功的两个要素 (1)作用在物体上的 (2)物体在 上发生的位移 2公式：WFlcos (1)是力与 方向之间的 夹角，l为物体对地的位移 (2)该公式只适用于 做功,力,力的方向,位移,恒力,3功的正负,

2、正功,不做功,负功,【思维驱动】 (单选)两个完全相同的小球A、B，在某一高度处以相同大小的初速度v0分别沿水平方向和竖直方向抛出，不计空气阻力，如图5-1-1所示，则下列说法正确的是 () A两小球落地时速度相同 B两小球落地时，重力的瞬时功率相同 C从开始运动至落地，重力对 两小球做的功相同 D从开始运动至落地，重力对 两小球做功的平均功率相同,功率(考纲要求),图5-1-1,解析两小球落地时的速度方向不相同，故A错误；两小球落地时，重力的瞬时功率不相同，选项B错误；根据重力做功的特点可知，从开始运动至落地，重力对两小球做功相同，选项C正确；从开始运动至落地，运动时间不同，重力对两小球做功

3、的平均功率不相同，选项D错误 答案C,比值,做功的快慢,平均功率,Fvcos ,平均功率,瞬时功率,4额定功率：机械 时输出的 功率 5实际功率：机械时输出的功率要求 额定功率,正常工作,最大,实际工作,小于或等于,考点一对力做正功或负功的理解及判断 功的正负的物理意义,【典例1】 (多选)如图5-1-2所示，在加速向左运动的车厢中，一人用力向左推车厢(人与车厢始终保持相对静止)，则下列说法正确的是 () A人对车厢做正功 B车厢对人做负功 C人对车厢做负功 D车厢对人做正功,图5-1-2,解析先确定人对车厢的作用力方向和力的作用点的位移方向，这里人对车厢除有手对车厢的推力F1外，还有个容易被

4、疏忽的力：脚对车厢地板的静摩擦力F2，受力分析如图所示其中F1做正功，F2做负功由于F1和F2大小未知，因此这两个力的总功正负难以确定于是将研究对象转换为受力情况较简单的人，在水平方向人受到车厢壁向右的力F1和车厢地板对人向左的静摩擦力F2，这两个力的合力使人产生向左加速运动的加速度，合力是动力，对人做正功，表示车厢对人做正功，由牛顿第三定律知， 人对车厢的作用力向右，是阻力， 所以人对车厢做负功，故C、D正确 答案CD,【变式跟踪1】 (2012河北衡水模拟) (单选)如图5-1-3所示，电梯与水平地面成角，一人站在电梯上，电梯从静止开始匀加速上升，到达一定速度后再匀速上升若以FN表示水平梯

5、板对人的支持力，G为人受到的重力，F为电梯对人的静摩擦力，则下列结论正确的是 () A加速过程中F0，F、FN、G都做功 B加速过程中F0，FN不做功 C加速过程中F0，FN、G都做功 D匀速过程中F0，FN、G都不做功,图5-1-3,解析加速过程中，水平方向的加速度由静摩擦力F提供，所以F0，F、FN做正功，G做负功，选项A正确，B、C错误匀速过程中，水平方向不受静摩擦力作用，F0，FN做正功，G做负功，选项D错误 答案A,以题说法 1判断力是否做功及做功正负的方法 (1)看力F的方向与位移l的方向间的夹角常用于恒力做功的情形 (2)看力F的方向与速度v的方向间的夹角常用于曲线运动的情形,(

6、3)根据动能的变化：动能定理描述了合外力做功与动能变化的关系，即W合Ek末Ek初，当动能增加时合外力做正功；当动能减少时，合外力做负功,2一对作用力和反作用力做功的情况 (1)两个力均不做功； (2)其中一个力做功，另一个力不做功； (3)其中一个力做正功，另一个力做负功； (4)两个力均做正功或均做负功,考点二功的计算 【典例2】 (多选)一物体在水平面上，受恒定的水平拉力和摩擦力作用沿直线运动，已知在第1秒内合力对物体做的功为45 J，在第1秒末撤去拉力，其vt图象如图5-1-4所示，g取10 m/s2，则 () A物体的质量为10 kg B物体与水平面间的动摩擦因数为0.2 C第1秒内摩

7、擦力对物体做的功为60 J D第1秒内拉力对物体做的功为60 J,图5-1-4,图5-1-5,借题发挥 1计算做功的一般思路,2计算变力做功常用的方法 (1)用动能定理WEk或功能关系求功此种方法不仅适于变力做功，也适于恒力做功 (2)根据WPt计算一段时间内做的功，此公式适用于功率恒定的情况,(3)根据力(F)位移(l)图象的物理意义计算力对物体所做的功，如图5-1-6中阴影部分的面积在数值上等于力所做功的大小 (4)滑动摩擦力及空气阻力做功要用力与路程的乘积来计算,图5-1-6,考点三功率的计算 【典例3】 (2012江苏卷，3)(单选)如图5-1-7所示，细线的一端固定于O点，另一端系一

8、小球在水平拉力作用下，小球以恒定速率在竖直平面内由A点运动到B点在此过程中拉力的瞬时功率变化情况是 () A逐渐增大 B逐渐减小 C先增大，后减小 D先减小，后增大,图5-1-7,解析小球速率恒定，由动能定理知：拉力做的功与克服重力做的功始终相等，将小球的速度分解，可发现小球在竖直方向分速度逐渐增大，重力的瞬时功率也逐渐增大，则拉力的瞬时功率也逐渐增大，A项正确 答案A,借题发挥 1对公式PFv的几点认识 (1)公式PFv适用于力F的方向与速度v的方向在同一条直线上的情况 (2)当力F和速度v不在同一直线上时，可以将力F分解为沿v方向的分力F1和垂直于v方向的分力F2，F2不做功，其功率为0，

9、F1的功率即为F的功率；或者分解速度，用F乘以沿F方向上的分速度来求故功率的一般表达式为PFvcos ，是矢量F、v之间的夹角,备课札记,模型特点 物体在牵引力(受功率和速度制约)作用下，从静止开始克服一定的阻力，最后达到最大速度的整个加速过程，可看作“机车的启动”模型,物理建模6“机车的启动”模型,(1)恒定功率启动(所受阻力一定) 先做变加速(a减小)运动，再做匀速(a0)运动，在此过程中，F牵、v、a的变化情况是：,(2)恒定加速度启动(所受阻力一定) 先做匀加速运动，再做变加速运动，最后匀速运动，具体变化过程如下,图5-1-8,典例 如图5-1-9所示为修建高层建筑常用的塔式起重机在起

10、重机将质量m5103 kg的重物竖直吊起的过程中，重物由静止开始向上做匀加速直线运动，加速度a0.2 m/s2，当起重机输出功率达到其允许的最大值时，保持该功率直到重物做vm1.02 m/s的匀速运动取g10 m/s2，不计额外功求： (1)起重机允许输出的最大功率； (2)重物做匀加速运动所经历的时间和 起重机在第2秒末的输出功率,图5-1-9,审题流程,关键点：过程分析：重物由静止开始向上做匀加 速直线运动起重机达到最大功率时保持功率 不变直到匀速运动,属于机车匀加速启动模型,PFvFFfmavat,自己试一试！,解析(1)设起重机允许输出的最大功率为P0，重物达到最大速度时，拉力F0的大

11、小等于重力P0F0vm F0mg 代入数据，有：P05.1104 W (2)匀加速运动结束时，起重机达到允许输出的最大功率，设此时重物受到的拉力为F，速度为v1，匀加速运动经历时间为t1，有：P0Fv1 Fmgma v1at1,由，代入数据，得：t15 s 当时间为t2 s时，重物处于匀加速运动阶段，设此时速度的大小为v2，输出功率为P，则v2at PFv2 由，代入数据，得：P2.04104 W. 答案(1)5.1104 W(2)5 s2.04104 W,【应用】 (单选)如图5-1-10所示为汽车在水平路面上启动过程中的速度图象，Oa为过原点的倾斜直线，ab段表示以额定功率行驶时的加速阶段

12、，bc段是与ab段相切的水平直线，则下述说法中正确的是 (),图5-1-10,一、功的判断与计算 1 (单选)如图5-1-11所示的a、b、c、d中，质量为M的物体甲受到相同的恒力F的作用，在力F作用下使物体甲在水平方向移动相同的位移表示物体甲与水平面间的动摩擦因数，乙是随物体甲一起运动的小物块，比较物体甲移动的过程中力F对甲所做的功的大小 () 图5-1-11,AWa最小 BWd最大 CWaWc D四种情况一样大 答案D,二、对功率的理解与分析 3(2012常州二模)(单选)如图5-1-12所示，质量为m的物体放在光滑的水平面上，两次用力拉物体，都是从静止开始，以相同的加速度移动同样的距离，

13、第一次拉力F1的方向水平，第二次拉力F2的方向与水平方向成角斜向上在此过程中，两力的平均功率为P1和P2，则 () 图5-1-12 AP1P2 D无法判断,解析两次拉力作用下，物体都从静止开始，以相同的加速度移动同样的距离，则物体两次运动时间相同，获得的速度相同，即动能的增加量相同，也就是说两次拉力做功相同，做功的时间相同，平均功率相同，故B正确 答案B,4(多选)如图5-1-13所示，在外力作用下某质点运动的vt图象为正弦曲线从图中可以判断 () A在0t1时间内，外力做正功 B在0t1时间内，外力的功率逐渐增大 C在t2时刻，外力的功率最大 D在t1t3时间内，外力做的总功为零,图5-1-13,解析由动能定理可知，在0t1时间内质点速度越来越大，动能越来越大，外力一定做正功，故A项正确；在t1t3时间内，动能变化量为零，可以判定外力做的总功为零，故D项正确；由PFv知0、t1、t2、t3四个时刻功率为零，故B、C都错 答案AD,见Word版活页训练,