高三物理 模块五 机械能 第一节 功和功率 新人教版

模块五机械能【知识网络】第一节功和功率【考点透视】一、考纲指要功、功率（Ⅱ）二、命题落点1．理解功的概念，会判断一个力F是否做功。如例12．掌握把变力做功转化为恒力做功。用动能定理求解，如例23．掌握瞬时功率和平均功率。如例34．会分析机车启动问题。恒定功率启动，如例4【典例精析】例1：如图5-1-1所示，小物块位于光滑的斜面上，斜面位于光滑的水平面上，从地面上看，在小物块沿斜面下滑的过程中，斜面对小物块的作用力（）垂直与接触面，做功为零B．垂直与接触面，做功不为零C.不垂直与接触面，做功为零D.不垂直与接触面，做功不为零机械能功：③用功能关系（或动能定理求功）平均功率cosWPFvt功率：cosPFvcosWFs，求功的三种方法①cosWFs（求恒力的功）②WPt（P为平均功率）功率：WPt机械能：动能：212KEmv重力势能：PEmgh（h为从物体的中心到参考面的高度）弹性势能：由于弹簧发生弹性形变而具有的势能动能定理（合外力的功与动能变化的关系）：22211122Wmvmv总重力的功和重力势能变化的关系：12GPPWEE功能关系重力以外的力做的功与机械能能变化的关系：21GWEE外机械能守恒定律表达式：2211221122mghmvmghmv条件：只有重力或弹簧弹力做功注意它和动量守恒定律在守恒条件上的区别实验：《验证机械能守恒定律》解析若斜面固定不动，物块沿斜面运动时，支持力NF与物块位移方向垂直，不做功；但当斜面不固定时，物块沿斜面下滑的同时，斜面体要向后退，如图5-1-2所示，物块的合位移s与支持力NF的夹角大于90°，故支持力NF对物块做负功，做功不为零，故选B。答案：B例2：以一定的出速度竖直上抛一个小球，小球上升的最大高度为h，空气阻力的大小恒为f，则从抛出点落回原出发点的过程中，空气阻力对小球做的功A．0B．-fhC．-2fhD．-4fh解析：小球上升、下降的整个过程中，空气阻力是中作负功，所以全过程中空气阻力对小球做的功为-2fh。例3：从空中以10m/s的初速度平抛一个质量为1kg的物体，物体在空中运动了3s后落地，不计空气阻力，取g=10m/s，求物体3s内重力的平均功率和落地时的瞬时功率。解析：如图如图5-1-3所示，所示，物体从抛出到落地的竖直位移为h，则3s内重力的平均功率为WmghPtt212hgt整理得：150PW物体在3s末的瞬时速度为v，则重力在3s末的瞬时功率为cospmgvcosvgt整理得：2300pmgtW例4：一辆汽车从静止开始做加速直线运动，运动过程中汽车牵引力的功率保持不变，所受阻力恒定，行驶2min速度达到10m/s，那么该汽车在这段时间内行驶的距离为A、一定大于600mB、一定小于600mC、一定等于600mD、可能等于1200m解析：机车功率恒定，做加速度减小的加速运动，其速度时间图像如图如图5-1-4中甲所示，如果汽车做匀加速直线运动，则速度时间图像如图如图5-1-4中乙所示，由图可知汽车做匀加速直线运动时行驶2min的距离为600m，汽车功率恒定的话，其行驶距离大于600m。答案：A【常见误区】不能正确理解摩擦力做功，误认为“摩擦力一定做负功”。在相当多的问题里，摩擦力都是阻碍物体运动，对物体做负功，这给人造成一种错觉——摩擦力一定做负功，实际上摩擦力既可以做负功，也可以做正功，也可以不做功。图5-1-5图5-1-6图5-1-7【基础演练】1．如图5-1-5所示，两个与水平面夹角相同的力F1和F2作用在质量相同的物体上，使物体均能在水平面内作匀速直线运动，（甲）图中F1为拉力，（乙）中F2为推理，当两物体经相同位移时，F1和F2对物体做功分别为W1和W2，若两物体与水平面的动摩擦因数相同，则（）A．W1＞W2B．W1=W2C．W1＜W2D．无法判断2．如图5-1-5所示，一质量为22sinmggh的物体，从倾角为θ的光滑固定斜面顶端由静止下滑，开始下滑时离地面的高度为h，当物体滑到斜面低端时重力的瞬时功率为（）A．2mgghB．2sinmgghC．2cosmgghD．22sinmggh3．如图5-1-7所示，一质量为m的小球，用长为l的轻绳悬挂于O点，小球在水平恒力F作用下，从平衡位置P点，移动到Q点，则力F所做的功为（）A．cosmglB．(1cos)mglC．sinFlD．cosFl4．（05苏州）竖直上抛一小球，小球又落回原处，已知空气阻力的大小正比于小球的速度。下列说法正确的是（）A．上升过程中克服重力做功小于下降过程中重力做的功B．上升过程中克服重力做功小于下降过程中重力做的功C．上升过程中克服重力做功的平均功率大于下降过程中重力做功的平均功率D．上升过程中克服重力做功的平均功率小于下降过程中重力做功的平均功率5．额定功率为80kW的汽车在平直公路上行驶时，其最大速度度可达到20/ms，汽车的质量为2t。如果从静止开始做匀加速运动，设运动中阻力不变，加速度为22/ms，求：（1）汽车所受阻力；（2）这个匀加速过程能维持多长时间；（3）第3秒末汽车的瞬时功率；（4）汽车做匀加速运动过程中，发动机做的功。1．C2．B3.C4.C5．（1）f=4×103N（2）t=5s（3）P3=48kw（4）W=2×105J