2013-2014高中物理 动能的变化与机械功 章末总结课件(沪科版必修2)

网络·构建区学案5学案5章末总结增量动能的变化与机械功kE本学案栏目开关网络·构建区专题·整合区自我·检测区网络·构建区学案5动能的变化与机械功力位移本学案栏目开关网络·构建区专题·整合区自我·检测区网络·构建区学案5动能的变化与机械功Wt本学案栏目开关网络·构建区专题·整合区自我·检测区专题·整合区学案5一、功的正、负判断和计算方法1．如何判断力F做功的正、负(1)利用功的计算公式W＝Fscosα，此法常用于判断恒力做功的情况．(2)利用力F与物体速度v之间的夹角情况来判断，设其夹角为α，若0°≤α90°，则力F做正功；若α＝90°，则力F不做功；若90°α≤180°，则力F做负功．此法常用于曲线运动中功的分析．(3)利用动能定理：力对物体做正功时，物体的动能增加；力对物体做负功时，物体的动能减少．本学案栏目开关网络·构建区专题·整合区自我·检测区专题·整合区学案52．功的计算方法(1)定义法求功：恒力对物体做功大小的计算式为W＝Fscosα，式中α为F、s二者之间的夹角．由此可知，恒力做功大小只与F、s、α这三个量有关，与物体是否还受其他力、物体的运动状态等因素无关．(2)利用功率求功：此方法主要用于在发动机功率保持恒定的条件下，求牵引力做的功．(3)利用动能定理或功能关系求功．本学案栏目开关网络·构建区专题·整合区自我·检测区专题·整合区学案5例1一辆汽车在平直的公路上以速度v0开始加速行驶，经过一段时间t，前进了距离s，此时恰好达到其最大速度vm.设此过程中汽车发动机始终以额定功率P工作，汽车所受的阻力恒为F，则在这段时间里，发动机所做的功为()A．FvmtB．PtC.12mv2m＋Fs－12mv20D．Ftv0＋vm2ABC解析汽车在恒定功率作用下是做变牵引力的加速运动，所以发动机做功为变力做功．根据P＝W/t，可求出W＝Pt.而P＝F牵v＝F·vm，所以W＝F·vm·t.根据动能定理W－Fs＝12mv2m－12mv20所以W＝Fs＋12mv2m－12mv20本学案栏目开关网络·构建区专题·整合区自我·检测区专题·整合区学案5二、摩擦力做功的特点与计算例2质量为M的木板放在光滑水平面上，如图1所示．一个质量为m的滑块以某一速度沿木板表面从A点滑至B点，在木板上前进了l，同时木板前进了s，若滑块与木板间的动摩擦因数为μ，求摩擦力对滑块、对木板所做的功各为多少？滑动摩擦力对滑块、木板做功和是多少？图1解析由题图可知，木板的位移为sM＝s时，滑块的位移为sm＝l＋s，m与M之间的滑动摩擦力f＝μmg.本学案栏目开关网络·构建区专题·整合区自我·检测区专题·整合区学案5由公式W＝Fscosα可得，摩擦力对滑块所做的功为Wm＝μmgsmcos180°＝－μmg(l＋s)，负号表示做负功．摩擦力对木板所做的功为WM＝μmgsM＝μmgs.这对滑动摩擦力做功和：W＝Wm＋WM＝－μmg(l＋s)＋μmgs＝－μmgl答案－μmg(l＋s)μmgs－μmgl本学案栏目开关网络·构建区专题·整合区自我·检测区专题·整合区学案5规律总结1.静摩擦力做功的特点(1)静摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功．例如：若物体在倾斜的传送带上随传送带一起向上运动，静摩擦力做正功，若随传送带一起向下运动，静摩擦力做负功；在粗糙的水平圆盘上的物体随圆盘做圆周运动时，静摩擦力提供向心力，不做功．(2)一对互为作用力和反作用力的静摩擦力所做功的总和等于零．因为物体之间相对静止，没有相对滑动，故两个物体的位移相同．这对静摩擦力与位移的夹角互补，cosα互为相反数，所以这对静摩擦力做的功也互为相反数，即总和等于零．本学案栏目开关网络·构建区专题·整合区自我·检测区专题·整合区学案52．滑动摩擦力做功的特点(1)滑动摩擦力可以做正功，可以做负功，还可以不做功．如图所示，当将物体轻轻放在运动的传送带上时，滑动摩擦力对物体做正功；当传送带不动，物体冲上传送带时，滑动摩擦力对物体做负功；当物体在地面上滑动时，地面受到的滑动摩擦力不做功．(2)相互摩擦的系统内，一对滑动摩擦力所做的总功为负值．由于物体之间有相对滑动，故两个物体的对地位移并不相等，互为作用力和反作用力的滑动摩擦力做功的总和不为零．本学案栏目开关网络·构建区专题·整合区自我·检测区专题·整合区学案5三、平均功率与瞬时功率的计算1．P＝Wt，此式求出的是t时间内的平均功率，当然若功率一直不变，亦为瞬时功率．2．P＝Fvcosα，即功率等于力F、运动的速度v以及力和速度的夹角α的余弦的乘积．当α＝0时，公式简化为P＝Fv.3．机车以恒定功率启动或以恒定加速度启动：(1)P＝Fv指的是牵引力的瞬时功率．(2)依据P＝Fv及a＝F－fm讨论各相关量的变化，最终状态三个量的特点：P＝Pm，a＝0(F＝f)，v＝vm.本学案栏目开关网络·构建区专题·整合区自我·检测区专题·整合区学案5例3质量为m的物体静止在光滑水平面上，从t＝0时刻开始受到水平力的作用．力的大小F与时间t的关系如图2所示，力的方向保持不变，则()A．3t0时刻的瞬时功率为5F20t0mB．3t0时刻的瞬时功率为15F20t0mC．在t＝0到3t0这段时间内，水平力的平均功率为23F20t04mD．在t＝0到3t0这段时间内，水平力的平均功率为25F20t06m图2本学案栏目开关网络·构建区专题·整合区自我·检测区专题·整合区学案5解析由题图知：物体在2t0时刻时速度v2t0＝F0m·2t0，在3t0时刻时速度v3t0＝3F0m·t0＋v2t0＝5F0t0m，所以其在3t0时刻的瞬时功率P＝3F0v3t0＝15F20t0m，A错误，B正确；t＝0到3t0这段时间内水平力的平均功率P＝Wt＝12mv3t02/3t0＝25F20t06m，C错误，D正确．答案BD本学案栏目开关网络·构建区专题·整合区自我·检测区专题·整合区学案5四、利用动能定理分析多过程问题多过程问题分析方法(1)若物体的运动过程可以分为若干阶段，可以选择分段或全程应用动能定理，题目不涉及中间量时，选择全程应用动能定理更简单、方便．(2)应用全程法解题求功时，有些力不是全过程都作用的，必须根据不同的情况分别对待，弄清楚物体所受的力在哪段位移上做功，哪些力做功，做正功还是负功，正确写出总功．本学案栏目开关网络·构建区专题·整合区自我·检测区专题·整合区学案5例4一铅球质量m＝4kg，从离沙坑面1.8m高处自由落下，铅球进入沙坑后下陷0.1m静止，g＝10m/s2，求沙对铅球的平均作用力．(g取10m/s2)解析解法一铅球进入沙坑后不仅受阻力，还要受重力．从开始下落到最终静止，铅球受重力和沙的阻力的作用，重力一直做正功，沙的阻力做负功．W总＝mg(H＋h)＋(－F阻h)铅球动能的变化ΔEk＝Ek2－Ek1＝0.ΔEk＝mg(H＋h)＋(－F阻h)＝0将H＝1.8m，h＝0.1m代入上式解得本学案栏目开关网络·构建区专题·整合区自我·检测区专题·整合区学案5F阻＝mgH＋hh＝760N．即沙对铅球的平均作用力为760N.解法二也可以分阶段分析做功问题：物体下落过程可分为两个过程(如图所示)(1)自由落体下落H；(2)在沙中减速下降h.这两个过程的联系是物体落至沙面时的速度，即第一段过程的末速度为第二段过程的初速度．设这一速度为v，对第一段过程应用动能定理：mgH＝12mv2①本学案栏目开关网络·构建区专题·整合区自我·检测区专题·整合区学案5第二段过程物体受重力和阻力，同理可得mgh－F阻h＝0－12mv2②由①②式得F阻＝H＋hhmg＝760N.答案见解析本学案栏目开关网络·构建区专题·整合区自我·检测区自我·检测区学案51．质量为m的物体静止在倾角为θ的斜面上，斜面沿水平方向向右匀速移动了距离s，如图3所示，物体m相对斜面静止．则下列说法中不正确的是()图3A．重力对物体m做正功B．合力对物体m做功为零C．摩擦力对物体m做负功D．支持力对物体m做正功本学案栏目开关网络·构建区专题·整合区自我·检测区自我·检测区学案5解析物体的受力及位移如图所示．支持力FN与位移s的夹角α90°，故支持力做正功，D正确．重力的方向垂直于位移的方向，故它不做功，A错误．摩擦力f与s夹角β90°，故摩擦力做负功，C正确．答案A合力为零，合力不做功，B正确，故符合题意的选项为A.本学案栏目开关网络·构建区专题·整合区自我·检测区自我·检测区学案52．关于摩擦力做功的下列说法中正确的是()A．滑动摩擦力阻碍物体的相对运动，一定做负功B．静摩擦力起着阻碍物体的相对运动趋势的作用，一定不做功1C．静摩擦力和滑动摩擦力一定都做负功D．滑动摩擦力可以对物体做正功D解析摩擦力总是阻碍物体间的相对运动或相对运动趋势，而且摩擦力对物体既可以做正功，也可以做负功，还可以不做功．综上所述，只有D正确．本学案栏目开关网络·构建区专题·整合区自我·检测区自我·检测区学案53．某消防队员从一平台上跳下，下落2m后双脚触地，接着他用双腿弯曲的方法缓冲，使自身的重心又下降了0.5m，在着地过程中地面对他双脚的平均作用力估计为()A．自身所受重力的2倍B．自身所受重力的5倍C．自身所受重力的8倍D．自身所受重力的10倍B解析设地面对双脚的平均作用力为F，在全过程中，由动能定理得mg(H＋h)－Fh＝0F＝mgH＋hh＝2＋0.50.5mg＝5mg，B正确．本学案栏目开关网络·构建区专题·整合区自我·检测区自我·检测区学案54．健身用的“跑步机”如图4所示，质量为m的运动员踩在与水平面成α角的静止皮带上，运动员用力向后蹬皮带，皮带运动过程中受到的阻力恒为f，使皮带以速度v匀速向后运动．则在此运动过程中，下列说法正确的是()A．运动员对皮带的摩擦力是皮带运动的动力B．运动员对皮带不做功C．运动员对皮带做功的功率为mgvD．运动员对皮带做功的功率为fv图4本学案栏目开关网络·构建区专题·整合区自我·检测区自我·检测区学案5解析运动员踩在与水平方向成α角的静止皮带上用力向后蹬皮带时，运动员的鞋与皮带间有静摩擦力的作用，运动员受到的静摩擦力沿皮带斜向上，而皮带受到的静摩擦力的方向沿皮带斜向下，对皮带的运动起推动作用，对皮带做功的功率为：P＝Fv＝fv，所以A、D正确，B、C错误．答案AD本学案栏目开关网络·构建区专题·整合区自我·检测区自我·检测区学案55．如图5所示，水平传送带以速度v顺时针运转，两传动轮M、N之间的距离为s＝10m，若在M处的正上方，将一质量为m＝3kg的物体轻放在传送带上，已知物体与传送带之间的动摩擦因数μ＝0.3，在以下两种情况下，物体由M处传送到N处的过程中，传送带对物体的摩擦力做了多少功？(g取10m/s2)(1)传送带速度v＝6m/s；(2)传送带速度v＝9m/s.图5本学案栏目开关网络·构建区专题·整合区自我·检测区自我·检测区学案55．如图5所示，水平传送带以速度v顺时针运转，两传动轮M、N之间的距离为s＝10m，若在M处的正上方，将一质量为m＝3kg的物体轻放在传送带上，已知物体与传送带之间的动摩擦因数μ＝0.3，在以下两种情况下，物体由M处传送到N处的过程中，传送带对物体的摩擦力做了多少功？(g取10m/s2)(1)传送带速度v＝6m/s；(2)传送带速度v＝9m/s.图5本学案栏目开关网络·构建区专题·整合区自我·检测区自我·检测区学案5解析物体在传送带上加速运动时a＝μg＝3m/s2.刚好加速运动10m时的速度v0＝2as＝60m/s＝215m/s(1)由于v＝6m/sv0＝215m/s，所以物体从M处至N处的过程中是先加速运动至6m/s再匀速运动，加速过程的位移为s′＝v22a＝362×3m＝6m．此后物体与传送带相对静止，传送带对物体的摩擦力做功W1＝fs′＝μmgs′＝0.3×3×10×6J＝54J.(2)由于v＝9m/sv0＝215m/s，所以物体从M处至N处的过程中一直加速，即加速过程的位移为s＝10m，摩擦力做功W2＝fs＝μmgs＝0.3×3×10×10J＝