一轮复习精品课件-第五章-第1讲-功-功率

2019版一轮复习物理课件第五章机械能第1讲功功率考点一功的分析与计算考点二功率的理解与计算核心素养变力做功的计算方法知识梳理自我珍断考点三机车的两种启动模型返回[知识梳理]知识点一功1．做功的两个要素(1)作用在物体上的力。(2)物体在力的上发生的位移。2．功的物理意义：功是能量转化的。3．公式：W＝。(1)α是力与之间的夹角(如图所示)，l为物体对地的位移。(2)该公式只适用于。4．功的正负(1)当0°≤α90°时，W0，力对物体做。(2)当90°α≤180°时，W0，力对物体做，或者说物体这个力做了功。(3)当α＝90°时，W＝0，力对物体。方向量度Flcos_α位移方向恒力做功正功负功克服不做功返回[知识梳理]知识点二功率1．物理意义：描述力对物体做功的。2．公式(1)P＝Wt，P为时间t内的。(2)P＝Fvcosα，若v为平均速度，则P为；若v为瞬时速度，则P为。3．额定功率：机械时的最大功率。4．实际功率：机械时的功率，要求不能大于额定功率。快慢平均功率瞬时功率正常工作实际工作平均功率返回[自我诊断]BDDC4.解析：前t时间内重力做功的平均功率P＝Wt＝mg·12gt2t＝12mg2t；t时刻重力做功的瞬时功率P＝Fv＝mg·gt＝mg2t，故C正确。答案：C返回考点一功的分析与计算1．功的正负的判断方法(1)恒力做功正负的判断：依据力与位移的夹角来判断。(2)曲线运动中做功正负的判断：依据F与v的方向的夹角来判断。0°≤α90°，力对物体做正功；90°α≤180°，力对物体做负功；α＝90°，力对物体不做功。2．恒力做功的计算方法3．合力做功的计算方法方法一：先求合外力F合，再用W合＝F合lcosα求功。适用于F合为恒力的过程。方法二：先求各个力做的功W1、W2、W3…，再应用W合＝W1＋W2＋W3＋…求合外力做的功。返回考点一功的分析与计算[多维题组]1.如图所示，电梯与水平地面成θ角，一人站在电梯上，电梯从静止开始匀加速上升，达到一定速度后再匀速上升。若以FN表示水平梯对人的支持力，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F≠0，F、FN、G都做功B．加速过程中F≠0，FN不做功C．加速过程中F＝0，FN、G都做功D．匀速过程中F＝0，FN、G都不做功GFvFN返回考点一功的分析与计算2．(2017·全国卷Ⅱ·14)如图，一光滑大圆环固定在桌面上，环面位于竖直平面内，在大圆环上套着一个小环。小环由大圆环的最高点从静止开始下滑，在小环下滑的过程中，大圆环对它的作用力()A．一直不做功B．一直做正功C．始终指向大圆环圆心D．始终背离大圆环圆心解析：光滑大圆环对小环只有弹力作用。弹力方向沿大圆环的半径方向(下滑过程先背离圆心，后指向圆心)，与小环的速度方向始终垂直，不做功。故选A。答案：A返回3.(2018·郑州模拟)如图所示，小球置于倾角为45°斜面上被竖直挡板挡住，整个装置匀速竖直下降一段距离，此过程中，小球重力大小为G，做功为WG；斜面对小球的弹力大小为F1，小球克服F1做功为W1；挡板对小球的弹力大小F2，做功为W2，不计一切摩擦，则下列判断正确的是()A．F2＝G，W2＝0B．F1＝G，W1＝WGC．F1G，W1WGD．F2G，W2WG解析：小球匀速竖直下降，由平衡条件得，F1cos45°＝G，F1sin45°＝F2，联立解得F2＝G，F1＝2G。由于F2与位移方向垂直，则F2不做功，故W2＝0，F1做功大小为W1＝F1hcos45°＝Gh，重力做功大小为WG＝Gh，因此W1＝WG，故选项A正确。答案：A考点一功的分析与计算返回4.如图所示，质量为m的小球用长为L的轻绳悬挂于O点，用水平恒力F拉着小球从最低点运动到使轻绳与竖直方向成θ角的位置，求此过程中，各力对小球做的总功为()A．FLsinθB．mgL(1－cosθ)C．FLsinθ－mgL(1－cosθ)D．FLsinθ－mgLcosθ解析：如图，小球在F方向的位移为CB，方向与F同向，则WF＝F·CB＝F·Lsinθ小球在重力方向的位移为AC，方向与重力反向，则WG＝mg·AC·cos180°＝－mg·L(1－cosθ)绳的拉力FT时刻与运动方向垂直，则WFT＝0故W总＝WF＋WG＋WFT＝FLsinθ－mgL(1－cosθ)所以选项C正确。考点一功的分析与计算返回考点二功率的理解与计算1．平均功率的计算方法(1)利用P＝Wt。(2)利用P＝F·vcosα，其中v为物体运动的平均速度，F为恒力。2．瞬时功率的计算方法(1)利用公式P＝F·vcosα，其中v为t时刻的瞬时速度。(2)P＝F·vF，其中vF为物体的速度v在力F方向上的分速度。(3)P＝Fv·v，其中Fv为物体受到的外力F在速度v方向上的分力。返回[多维题组]1．(多选)(2018·海口模拟)从地面上方同一点向东与向西分别平抛出两个等质量的小物体，抛出速度大小分别为v和2v，不计空气阻力，则两个小物体()A．从抛出到落地重力做的功不同B．从抛出到落地重力做的功相同C．从抛出到落地重力的平均功率不同D．落地时重力做功的瞬时功率相同考点二功率的理解与计算解析：由于下落的高度相同，重力相同，则重力做功相同，故选项A错误，B正确；两个物体从同一点做平抛运动，运动时间相同，由公式P＝Wt可知，从抛出到落地重力的平均功率相同，故选项C错误；竖直方向两个物体做自由落体运动，高度相同，落地时竖直方向的分速度vy相同，落地时重力做功的瞬时功率P＝mgvy相同，故选项D正确。答案：BD返回2．某同学进行体能训练，用了100s时间跑上20m高的高楼，试估算他登楼时的平均功率最接近的数值是()A．10WB．100WC．1kWD．10kW考点二功率的理解与计算解析：这是一道实际生活中求平均功率的计算题，考查估算能力，不仅要知道平均功率的计算公式P＝Wt，而且要对学生的质量有一个比较切合实际的估计，设m人＝50kg，则P＝mght＝50×10×20100W＝100W。答案：B返回3.如图所示，通过一动滑轮提升质量m＝1kg的物体，竖直向上拉绳子，使物体由静止开始以5m/s2的加速度上升，不计动滑轮及绳子的质量和摩擦，则拉力F在1s末的瞬时功率为(取g＝10m/s2)()A．75WB．25WC．12.5WD．37.5W考点二功率的理解与计算解析：由牛顿第二定律得2F－mg＝ma，得F＝7.5N。1s末物体的速度为v1＝at＝5m/s，力F作用点的速度v2＝2v1＝10m/s，则拉力F在1s末的瞬时功率为P＝Fv2＝75W。故A正确。答案：A返回4.起重机的钢索将重物由地面吊到空中某个高度，其v­t图象如图所示，则钢索拉力的功率随时间变化的图象可能是图中的哪一个()考点二功率的理解与计算返回解析：在0～t1时间内，重物加速上升，设加速度为a1，则据牛顿第二定律可得钢索的拉力F1＝mg＋ma1，速度v1＝a1t，所以拉力的功率为P1＝m(a1＋g)a1t；在t1～t2时间内，重物匀速上升，拉力F2＝mg，速度为v2＝a1t1，所以拉力的功率为P2＝mga1t1；在t2～t3时间内，重物减速上升，设加速度大小为a2，则据牛顿第二定律可得钢索的拉力F3＝mg－ma2，速度v3＝a1t1－a2(t－t2)，所以拉力的功率为P3＝m(g－a2)[a1t1－a2(t－t2)]。综上所述，只有选项B正确。答案：B考点二功率的理解与计算返回考点二功率的理解与计算返回考点三机车的两种启动模型1．模型一以恒定功率启动(1)动态过程(2)这一过程的P­t图象和v­t图象如图所示：mgF牵FNFfmgF牵FNFfmgF牵FNFfa减小a=0返回考点三机车的两种启动模型2．模型二以恒定加速度启动(1)动态过程(2)这一过程的P­t图象和v­t图象如图所示：mgF牵FNFfmgF牵FNFfmgF牵FNFfa减小a=0mgF牵FNFfa恒定返回(多选)发动机额定功率为80kW的汽车，质量为2×103kg，在水平路面上行驶时汽车所受摩擦阻力恒为4×103N，若汽车在平直公路上以额定功率启动，则下列说法中正确的是()A．汽车的加速度和速度都逐渐增加B．汽车匀速行驶时，所受的牵引力为零C．汽车的最大速度为20m/sD．当汽车速度为5m/s时，其加速度为6m/s2考点三机车的两种启动模型mgF牵FNFfmgF牵FNFfmgF牵FNFfa减小a=0返回考点三机车的两种启动模型解析：由P＝Fv，F－Ff＝ma可知，在汽车以额定功率启动的过程中，F逐渐减小，汽车的加速度a逐渐减小，但速度逐渐增加，当匀速行驶时，F＝Ff，此时加速度为零，速度达到最大值，则vm＝PFf＝80×1034×103m/s＝20m/s，故A、B错误，C正确；当汽车速度为5m/s时，由牛顿第二定律得Pv－Ff＝ma，解得a＝6m/s2，故D正确。答案：CD返回考点三机车的两种启动模型[考法拓展1]在此【例】中若汽车从静止开始以恒定的加速度做匀加速直线运动，其加速度为2m/s2，当汽车的输出功率达到额定功率后，保持功率不变直到汽车匀速运动，求：(1)汽车匀加速运动的时间。(2)汽车启动后第2s末时发动机的实际功率。mgF牵FNFfmgF牵FNFfmgF牵FNFfa减小a=0mgF牵FNFfa恒定返回考点三机车的两种启动模型解析：(1)汽车匀加速直线运动过程，由牛顿第二定律得：F－Ff＝ma解得：F＝8×103N由P＝Fv得汽车匀加速直线运动的最大速度为：v＝PF＝10m/st＝va＝5s(2)2s末汽车的速度：v′＝at＝4m/s2s末汽车的实际功率：P′＝Fv′＝3.2×104W＝32kW答案：(1)5s(2)32kW返回考点三机车的两种启动模型[考法拓展2]在此【例】中若汽车以恒定的功率驶上倾角为30°的斜坡，已知汽车在斜坡上行驶时所受的摩擦阻力是在平直路面上的0.75倍，重力加速度g取10m/s2，求汽车在斜坡上能达到的最大速度。解析：当汽车在斜坡上匀速运动时速度最大，则：F－mgsin30°－Ff＝0解得：F＝1.3×104N由P＝Fv得：vm＝PF≈6.2m/s答案：6.2m/s返回考点三机车的两种启动模型[多维题组]1．(2018·马鞍山模拟)汽车发动机的额定功率为P1，它在水平路面上行驶时受到的阻力Ff大小恒定，汽车由静止开始做直线运动，最大车速为v，汽车发动机的输出功率随时间变化的图象如图所示。下列说法正确的是()A．开始时汽车牵引力恒定，t1时刻牵引力与阻力大小相等B．开始时汽车牵引力逐渐增大，t1时刻牵引力与阻力大小相等C．开始汽车做匀加速运动，t1时刻速度达到v，然后做匀速直线运动D．开始汽车做匀加速直线运动，t1时刻后做加速度逐渐减小的直线运动，速度达到v后做匀速直线运动返回考点三机车的两种启动模型解析：在0～t1时间内，汽车发动机的功率均匀增大，故汽车以恒定加速度启动，牵引力是恒定的，汽车做匀加速直线运动，t1时刻达到额定功率，根据P＝Fv可知，t1时刻后汽车速度增大，牵引力减小，则由牛顿第二定律a＝F－Ffm可知加速度减小，汽车做加速度减小的加速运动，当加速度为零时，即牵引力等于阻力时，汽车速度达到最大，此后汽车做匀速直线运动，故选项D正确，A、B、C错误。答案：D返回2．(多选)某起重机将1×104N的重物沿竖直方向提起，重物运动的v­t图象如图所示。已知重物在0～t1时间内做匀加速直线运动，t1～10s时间内起重机牵引力的功率保持不变，7s末达到最大速度，从10s末开始做匀减速直线运动，整个过程中重物受到的空气阻力不计，重力加速度大小g取10m/s2，则()A．t1＝0.3sB．在t1～10s内重物通过的位移无法求出C．整个过程中牵引力的最小值为8×103ND．10～13s内重物的机械能增加了7.2×104J考点三机车的两种启动模型返回解析：设0～t1时间内牵引力为F1，加速度大小为a1，重物速度最大时的牵引力为F2,10～13s内牵引力为F3，加速度大小为a2，则0～t1时