【全优课堂】2016高考物理总复习-第5章-第1课时-功-功率课件

考点内容要求考纲解读功和功率Ⅱ1.从近几年高考来看，关于功和功率的考查，多以选择题的形式出现，有时与电流及电磁感应相结合命题．2．功和能的关系一直是高考的“重中之重”，是高考的热点和重点，涉及这部分内容的考题不但题型多、分量重，而且还经常有压轴题，考查最多的是动能定理和机械能守恒定律，且多数题目是与牛顿运动定律、平抛运动、圆周运动以及电磁学等知识相结合的综合性试题．3．动能定理及能量守恒定律仍将是高考考查的重点．高考题注重与生产、生活、科技相结合，将对相关知识的考查放在一些与实际问题相结合的情境中去，能力要求不会降低.动能和动能定理Ⅱ重力做功与重力势能Ⅱ功能关系、机械能守恒定律及其应用Ⅱ实验：探究外力做功与物体动能变化的关系实验：验证机械能守恒定律第1课时功功率【导学目标】1.掌握功正负的判断和计算功的方法.2.理解P＝Wt和P＝Fv的关系，并会运用这两式计算功率.3.掌握两种机车启动的过程分析．一、功[基础导引]1．图1表示物体在力F的作用下在水平面上发生了一段位移s，分别计算这三种情形下力对物体做的功．设这三种情形下力和位移的大小都相同：F＝10N，s＝2m．角θ的大小如图所示．图1【答案】103J－103J103J【解析】甲图：W＝Fscos(180°－150°)＝10×2×32J＝103J乙图：W＝Fscos(180°－30°)＝10×2×(－32)J＝－103J丙图：W＝Fscos30°＝10×2×32J＝103J.2．用起重机把重量为2×104N的物体匀速地提高了5m，钢绳的拉力做了多少功？重力做了多少功？物体克服重力做了多少功？这些力所做的总功是多少？【答案】1×105J－1×105J1×105J0【解析】重物被匀速提升时，合力为0，钢绳对重物的拉力的大小等于重物所受的重力，即F＝G＝2×104N钢绳拉力所做的功W1＝Fscos0°＝2×104×5J＝1×105J重力做的功W2＝Gscos180°＝2×104×5×(－1)J＝－1×105J物体克服重力做的功W3＝－W2＝1×105J这些力所做的总功W总＝W1＋W2＝1×105J＋(－1×105J)＝0.[知识梳理]1．功的定义：力对物体所做的功等于力的大小、位移的大小以及力与位移夹角的余弦的乘积．2．功的计算公式：W＝________.特别提醒只适用于恒力做功的计算．Fscosα3．力做功的两个必要因素：力和物体在________________发生的位移．4．功是________，没有方向，但有正、负之分．力的方向上标量思考：“正功”“负功”的物理意义是什么？“正功”“负功”中的“＋”“－”号表示功的大小吗？【答案】正功表示物体所受力使物体获得能量，是动力；负功表示物体所受力使物体失去能量，是阻力．“＋”“－”正负号只表示物理意义，不表示大小．二、功率[基础导引]1．运动员在某次体能训练中，用100s的时间跑上了20m高的楼．那么，与他登楼时的平均功率最接近的估测值是()A．10WB．100WC．1kWD．10kW【答案】B2．某型号汽车发动机的额定功率为60kW，在水平路面上行驶时受到的阻力是1800N，求发动机在额定功率下汽车匀速行驶的速度？在同样的阻力下，如果以较低的速度54km/h行驶时，发动机输出的实际功率是多少？【答案】120km/h27kW【解析】在以额定功率P＝60kW行驶时，汽车受到的阻力是f＝1800N．由于P＝Fv，F＝f所以v＝Pf＝600001800m/s＝1003m/s＝120km/h以较低的速度54km/h行驶时v′＝54km/h＝15m/s于是P′＝Fv′＝fv′＝1800×15W＝27kW.3．功率的两个公式(1)P＝Wt，P为时间t内的__________．(2)P＝Fvcosα(α为F与v的夹角)：①v为平均速度，则P为____________．②v为瞬时速度，则P为____________．[知识梳理]1．功率的定义：功跟完成这些功所用________的比值．2．功率的物理意义：描述做功的________．时间快慢平均功率平均功率瞬时功率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．实际功率往往小于____________．正常工作最大实际工作额定功率思考：对机车的功率P＝Fv，式中F为机车的牵引力，还是机车的合外力？【答案】F为机车的牵引力，因为P为机车牵引力的功率，而不是合外力的功率.【考点解读】1．恒力做功的计算公式W＝Fscosα，其中F为恒力，s是物体相对地面的位移，而不是相对于和它接触的物体的位移．考点一功的计算2．变力做功的计算(1)用动能定理W＝ΔEk计算．(2)当变力做功的功率一定时，用功率和时间计算：W＝Pt.(3)将变力做功转化为恒力做功．3．总功的计算：(1)先求物体所受的合外力，再求合外力的功；(2)先求每个力做的功，再求各力做功的代数和．【典例剖析】例1如图2所示，质量为m的物体静止在倾角为θ的斜面上，物体与斜面间的动摩擦因数为μ，现使斜面水平向左匀速移动距离s.图2(1)摩擦力对物体做的功为(物体与斜面相对静止)()A．0B．μmgscosθC．－mgssinθcosθD．mgssinθcosθ(2)斜面对物体的弹力做的功为()A．0B．mgssinθcos2θC．－mgscos2θD．mgssinθcosθ(3)重力对物体做的功为()A．0B．mgsC．mgstanθD．mgscosθ(4)斜面对物体做的功是多少？各力对物体所做的总功是多少？解析对物体进行受力分析如图所示，物体m受到重力mg、摩擦力f和支持力FN的作用，物体有沿斜面下滑的趋势，f为静摩擦力，位移s的方向与速度v的方向相同．据物体的平衡条件有f＝mgsinθ，FN＝mgcosθ.由功的计算公式W＝Fscosα有：(1)摩擦力f对物体做功Wf＝f·scos(180°－θ)＝－mgssinθcosθ，故C对．(2)弹力FN对物体做功WN＝FNscos(90°－θ)＝mgssinθcosθ，故D对．(3)重力G做功WG＝mgscos90°＝0，故A对．(4)斜面对物体的作用力即FN和f的合力，方向竖直向上，大小等于mg(物体处于平衡状态)，则W斜＝F合·scos90°＝mgscos90°＝0.各力对物体所做的总功是求各力做功的代数和，即W总＝Wf＋WN＋WG＝0.答案(1)C(2)D(3)A(4)00方法提炼求解恒力做功的流程图受力分析找出力运动分析找出位移→确定力和位移方向的夹角→根据公式W＝Fscosα计算跟踪训练1如图3所示，水平路面上有一辆质量为M的汽车，车厢中有一质量为m的人正用力F向前推车厢．图3(1)当车匀速向前行驶距离L的过程中，人推车的力做了多少功？人对车做了多少功？车对人做了多少功？(2)若车以加速度a向后行驶距离L的过程中，人推车的力做了多少功？人对车做了多少功？车对人做了多少功？【答案】见解析【解析】(1)人推车的力做功为WF＝FL.人对车的作用力和车对人的作用力均为0，所以人对车做功和车对人做功均为0.(2)人推车的力做功为WF＝－FL.车对人的力为ma，方向向右；人对车的力为ma，方向向左．所以车对人做功为W1＝maL，人对车做功为W2＝－maL.【考点解读】判断正负功的方法1．根据力的方向和位移的方向的夹角α判断功的正负．2．从能量角度入手，根据功是能量转化的量度进行判断．若有能量转化，则必有力对物体做功．此法既适用于恒力做功，也适用于变力做功．3．看力F与物体运动速度方向之间的夹角α的大小．若α＝90°，则力F不做功；若α90°，则力F做正功；若α90°，则力F做负功(或者说物体克服力F做功)．此法常用于判断曲线运动中力做功的情况．考点二判断功的正负【典例剖析】例2如图4所示，小物体位于光滑斜面上，斜面位于光滑的水平地面上．从地面上看，在小物体沿斜面下滑过程中，斜面对物体的作用力()A．不垂直接触面，做功为0B．垂直接触面，做功为0C．垂直接触面，做功不为0D．不垂直接触面，做功不为0图4解析弹力方向永远与接触面相垂直，A、D错．小物体下滑过程中，斜面要向右移动，如图所示，弹力方向与位移方向不再垂直而是成一钝角，弹力对小物体做负功，C对．答案C跟踪训练2(2014·阳江质检)物体在合外力作用下做直线运动的v－t图象如图5所示．下列表述正确的是()A．在0～1s内，合外力做正功B．在0～2s内，合外力总是做负功C．在1～2s内，合外力不做功D．在0～3s内，合外力总是做正功【答案】A图5【解析】根据物体的v－t图象可知，物体在0～1s内做匀加速运动，合外力做正功，A正确；在1～3s内做匀减速运动，合外力做负功．根据动能定理知在0～3s内，合外力做功为0.考点三功率的两个公式P＝Wt和P＝Fv的区别【考点解读】1．P＝Wt是功率的定义式，P＝Fv是功率的计算式．2．在计算中，P＝Wt只能计算平均值，而P＝Fv能计算平均值和瞬时值．(1)若v是瞬时值，则计算出的功率是瞬时值．(2)若v是平均值，则计算出的功率是平均值．3．应用公式P＝Fv时需注意：(1)F与v方向在同一直线上时：P＝Fv；(2)F与v方向有一夹角α时：P＝Fvcosα.【典例剖析】例3如图6所示，水平传送带正以v＝2m/s的速度运行，两端水平距离l＝8m．把一质量m＝2kg的物块轻轻放到传送带的A端，物块在传送带的带动下向右运动，若物块与传送带间的动摩擦因数μ＝0.1，不计物块的大小，g取10m/s2，则把这个物块从A端传送到B端的过程中，摩擦力对物块做功的平均功率是多少？1s时，摩擦力对物体做功的功率是多少？皮带克服摩擦力做功的功率是多少？解析物块刚放到传送带上时，由于与传送带有相对运动，物块受向右的滑动摩擦力，物块做加速运动，摩擦力对物块做功，求出物块在摩擦力作用下的位移和运动时间．物块受向右的摩擦力为：f＝μmg＝0.1×2×10N＝2N加速度为a＝fm＝μg＝0.1×10m/s2＝1m/s2当物块与传送带相对静止时的位移为：s＝v22a＝222×1m＝2m摩擦力做功为：W＝fs＝2×2J＝4J相对静止后物块与传送带之间无摩擦力，此后物块匀速运动到B端，物块由A端运动到B端所用的时间为：t＝va＋l－sv＝21s＋8－22s＝5s则物块在被传送过程中所受摩擦力的平均功率为：P＝Wt＝45W＝0.8W.1s时，物块的速度为v1＝at＝1m/s则摩擦力对物块做功的功率为P1＝fv1＝2×1W＝2W.皮带的速度为v＝2m/s，故皮带克服摩擦力做功的功率为P2＝fv＝2×2W＝4W.答案0.8W2W4W方法提炼计算功率的基本思路1．首先判断待求的功率是瞬时功率还是平均功率．2．(1)平均功率的计算方法①利用P＝Wt；②利用P＝Fvcosα.(2)瞬时功率的计算方法P＝Fvcosα，v是t时刻的瞬时速度．跟踪训练3(2015·云浮模拟)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7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【答案】BD【解析】0～2t0时间内，物体的加速度a1＝F0m，2t0时刻的速度v1＝a1·2t0＝2F0t0m，位移s1＝2F0t20m；2t0～3t0时间内，加速度a2＝3F0m，3t0时刻的速度v2＝v1＋a2t0＝5F0t0m，2t0～3t0时间内的位移s2＝7F0t202m；所以3t0时刻的瞬时功率P＝3F0v2＝15F20t0m，B正确、A错误；3t0内的平均功率P＝Wt＝F0s1＋3F0s23t0＝25F20t06m，D正确、C错误．【考点解读】对机动车等交通工具，在启动的时候，通常有两种启动方式，即以恒定功率启动和以恒定加速度启动．现比较如