资源简介

(共23张PPT)
第六章　机械能
专题24　功和功率
必备知识
整体提升
一　功的分析与计算
二　机车启动问题
三　功和功率的图像问题
功的分析与计算
1、做功正负的判断
(1)恒力做正、负功的判断：若物体做直线运动，则根据力与位移的夹角来判断．
(2)曲线运动中正、负功的判断：若物体做曲线运动，则根据F与v的夹角α来判断．当0≤α<90°时，力对物体做正功；当90°< α ≤180°时，力对物体做负功；当α＝90°时，力对物体不做功．
分考点讲解
1 如图所示，A、B叠放着，A用不可伸长的细绳系在固定的墙上，用力F拉着B右移，用F′、FAB和FBA分别表示绳对A的拉力、A对B的摩擦力和B对A的摩擦力，则下列说法正确的是(　　)
A．F做正功， 做负功， 做正功，F′不做功
B．F和 做正功， 和F′做负功
C．F做正功，其他力都不做功
D．F做正功， 做负功， 和F′都不做功
D
【解析】
由题意可知，A不动，B向右运动，但均受到滑动摩擦力，则 方向水平向左，做负功，F做正功；由于A没有位移，所以F′和 都不做功，D正确，A、B、C错误．
【答案】D
功的分析与计算
2、恒力功的计算
分考点讲解
2 [四川宜宾叙州一中2021开学考试](多选)我国科学家正在研制航母舰载机使用的电磁弹射器．舰载机总质量为3.0× kg，设起飞过程中发动机的推力恒为1.0× N，弹射器有效作用长度为100 m，推力恒定．要求舰载机在水平弹射结束时速度大小达到80 m/s.弹射过程中舰载机所受总推力为弹射器和发动机推力之和，假设所受阻力为总推力的20%，则(　　)
A．弹射器的推力大小为1.1× N
B．弹射器对舰载机所做的功为1.1× J
C．弹射器对舰载机做功的平均功率为8.8× W
D．舰载机在弹射过程中的加速度大小为32 m/
ABD
【解析】
【答案】ABD
功的分析与计算
3、变力做功问题
变力做功问题的求解其实就是一种思维扩展的过程．求解变力做功问题的方法如下：
分考点讲解
3 (多选)如图所示，小球质量为m，悬线长度为L，把悬线拉到水平位置后放手．设在小球从A点运动到B点的过程中空气阻力 的大小不变，到达最低点时速度为v，则下列说法正确的是(　　)
A．在最低点时重力做功的功率为mgv
B．在最低点时悬线的拉力大小为mg
C．小球运动到最低点的过程中，悬线拉力做功为零
D．小球运动到最低点的过程中，空气阻力做功为－ πL
CD
【解析】
在最低点时，小球的速度方向水平向左，重力方向竖直向下，则力的方向与速度方向垂直，所以在最低点时重力的功率为零，故A错误；小球在最低点时，由牛顿第二定律有T－mg＝ ，解得T＝mg＋ ，故B错误；由于悬线对小球的拉力方向始终与速度方向垂直，则悬线拉力做功为零，故C正确；小球运动到最低点的过程中，F阻所做的总功等于每段微小圆弧上 所做功的代数和，即 ＝－( Δx1＋ Δx2＋…)＝－
πL，故D正确．
【答案】CD
机车启动问题
机车启动问题是牛顿运动定律、受力分析、运动分析、图像理解等的综合，常见情况有以恒定功率启动和以恒定加速度启动两种方式．
分考点讲解
机车启动问题
续表
分考点讲解
4 [湖南2021·3]“复兴号”动车组用多节车厢提供动力，从而达到提速的目的．总质量为m的动车组在平直的轨道上行驶．该动车组有四节动力车厢，每节车厢发动机的额定功率均为P，若动车组所受的阻力与其速率成正比（ ＝kv，k为常量），动车组能达到的最大速度为 .下列说法正确的是(　　)
A．动车组在匀加速启动过程中，牵引力恒定不变
B．若四节动力车厢输出功率均为额定值，则动车组从静止开始做匀加速运动
C．若四节动力车厢输出的总功率为2.25P，则动车组匀速行驶的速度为
D．若四节动力车厢输出功率均为额定值，动车组从静止启动，经过时间t达到最大速度 ，则这一过程中该动车组克服阻力做的功为12m －Pt
C
【解析】
【答案】C
功和功率的图像问题
与功和功率有关的图像问题，一般有三类：
(1)由F－t、F－x图像分析运动过程，计算功或平均功率；
(2)瞬时功率，由v－t图像结合动能定理求功或瞬时功率、平均功率；
(3)由F－x、P－t图像与坐标轴围成的面积求功．
分考点讲解
5 (多选)一质量为m的物体静止在水平地面上，在水平拉力F的作用下开始运动，在0～6 s内其速度与时间关系图像和拉力的功率与时间关系图像分别如图甲、乙所示，取g＝10 m/s2，下列判断正确的是(　　)
A．0～6 s内物体克服摩擦力做功24 J
B．物体的质量m＝2 kg
C．0～6 s内合外力对物体做的总功为120 J
D．0～6 s内拉力做的功为156 J
BD
【解析】
由图甲可知，在2～6 s内，物体做匀速直线运动，由P＝Fv，得F＝P/v＝24/6 N＝4 N，故物体受到的摩擦力大小f＝F＝4 N，根据v－t图线与横轴所围图形的“面积”表示物体的位移可知，0～6 s内物体的位移大小x＝（4＋6）/2×6 m＝30 m，物体克服摩擦力做功 ＝fx＝120 J，故A错误.0～2 s内，物体的加速度a＝Δv/Δt＝3 m/s2，由牛顿第二定律可得F′－f＝ma，在 2 s末，P′＝F′v，由图甲、乙可知P′＝60 W，v＝6 m/s，联立解得F′＝10 N，m＝2 kg，故B正确.0～6 s内合外力对物体做的总功W总＝ －0＝36 J，故C错误．由动能定理可知 ，可得 ＝156 J，故D正确．
【答案】BD
功的分析与计算
一滑块在水平地面上沿直线滑行，t＝0时，其速度为1 m/s，从此刻开始在滑块运动方向上再施加一水平作用力F，力F、滑块的速率v随时间的变化规律分别如图甲和乙所示，设在第1 s内、第2 s内、第3 s内力F对滑块做功的大小分别为W1、W2、W3，则以下关系正确的是(　　)
A．W1＝W2＝W3 B．W1C．W1对点强化
B
【解析】
在第1 s内，滑块的位移大小x1＝1/2×1×1 m＝0.5 m，力F对滑块做功的大小W1＝F1x1＝1×0.5 J＝0.5 J；在第2 s内，滑块的位移大小x2＝1/2×1×1 m＝0.5 m，力F对滑块做功的大小W2＝F2x2＝3×0.5 J＝1.5 J；在第3 s内，滑块的位移大小x3＝1×1 m＝1 m，力F对滑块做功的大小W3＝F3x3＝2×1 J＝2 J，所以W1对点强化
机车启动问题
(多选)动车组列车在启动阶段的运动可视为初速度为零的匀加速直线运动，当速度达到200 km/h时便保持此速度做匀速直线运动．若列车所受机械阻力恒定，所受空气阻力与速度大小成正比．该运动过程中列车发动机的功率没有达到其额定值，则列车的牵引力F和功率P随时间t变化的关系图像可能正确的是(　　)
对点强化
AC
【解析】
列车从静止开始做匀加速直线运动阶段，列车所受的空气阻力与速度大小成正比，即f空＝kv＝kat，由牛顿第二定律得F－f－kat＝ma，解得F＝ma＋f＋kat，牵引力F与时间t为线性关系，发动机的输出功率P＝Fv＝Fat＝ ＋(ma＋f)at，功率P与时间t为二次函数关系，当速度达到v0＝200 km/h时，牵引力突然减小为F′，使牵引力大小等于机械阻力和空气阻力之和，即F′＝f＋f空＝f＋kv0，列车开始做匀速直线运动，功率P＝(f＋kv0)v0，此时功率P突然减小，之后牵引力F和功率P均不随时间t变化，A、C正确，B、D错误．
对点强化
感谢观看

展开更多......

收起↑