资源简介

(共43张PPT)
第五章
机械能守恒定律
第1讲　功和功率
1.理解功的公式和功的正负,会计算力做的功。2.理解功率的定义,并会对功率进行分析和计算。3.会分析和计算机车启动问题。
1.做功的两个要素。
(1)作用在物体上的_______。
(2)物体在力的方向上发生的_______。
2.公式:W=Flcos α,α代表力F的方向和位移l方向间的夹角。
3.功是标量:只有大小,没有_______,但有正负。
考点1　恒力做功的分析和计算
力
位移
方向
4.功的正负。
(1)当0°≤α<90°时,W>0,力对物体做_______,力是动力,物体获得能
量。
(2)当90°<α≤180°时,W<0,力对物体做_______,或者说物体_______这个力做了功。力是阻力,物体失去能量。
(3)当α=90°时,W=0,力对物体_______。
正功
负功
克服
不做功
(1)只要物体受力的同时又发生了位移,则一定有力对物体做功 ( )
(2)一个力对物体做负功,则说明这个力阻碍物体的运动( )
(3)力对物体做功的正负是由力和位移间的夹角大小决定的( )
(4)作用力做正功,其反作用力一定做负功( )
合力做功的计算。
方法一:先求合外力F合,再用W合=F合lcos α求功。
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。
方法三:利用动能定理W合=Ek2-Ek1。
【典例1】　如图所示,长为L的小车置于光滑的水平面上,小车前端放一物块,用大小为F的水平力将小车向右拉动一段距离s,此时物块刚好滑到小车的左端。物块与小车间的摩擦力为Ff,在此过程中(　　)
A.摩擦力对物块做的功为Ff s
B.摩擦力对系统做的总功为0
C.力F对小车做的功为FL
D.小车克服摩擦力所做的功为Ff s
解析　由题意,物块对地的位移方向向右,大小为s-L,物块受到的摩擦力方向水平向右,则摩擦力对物块做的功为W1=Ff(s-L),A项错误;物块相对于小车的位移大小为L,则摩擦力对系统做的总功为-FfL,B项错误;小车对地位移大小为s,则力F对小车做的功为Fs,C项错误;小车受到的摩擦力方向水平向左,位移方向向右,大小为s,则小车克服摩擦力所做的功为Ffs,D项正确。
答案　D
【典例2】　两个互相垂直的力F1和F2作用在同一物体上,使物体运
动。物体通过一段位移时,力F1对物体做功4 J,力F2对物体做功3 J,则 力F1与F2的合力对物体做功为(　　)
A.7 J B.1 J
C.5 J D.3.5 J
解析　功是标量,其运算法则为代数运算,合力对物体做的功
W=3 J+4 J=7 J,A项正确。
答案　A
考向1　利用动能定理求变力做功
利用公式W=Flcos α不容易直接求功时,尤其对于曲线运动或变力做功问题,可考虑由动能的变化来间接求功,所以动能定理是求变力做功的首选。
考点2　变力做功的分析和计算


答案　A
考向2　微元法计算变力做功
将物体的位移分割成许多小段,因每一小段很小,每一小段上作用在物体上的力可以视为恒力,这样就将变力做功转化为在无数多个位移上的恒力所做功的代数和。此法常用于求解大小不变、方向改变的变力做功问题。
【典例4】　水平桌面上,长6 m的轻绳一端固定于O点,如图所示(俯视图),另一端系一质量m=2.0 kg的小球。现对小球施加一个沿桌面大小不变的力F=10 N,F拉着物体从M点运动到N点,F的方向始终与小球的运动方向成37°角。已知小球与桌面间的动摩擦因数μ=0.2,不计空气阻力,取g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,则下列说法正确的是(　　)
A.拉力F对小球做的功为16π J
B.拉力F对小球做的功为8π J
C.小球克服摩擦力做的功为16π J
D.小球克服摩擦力做的功为4π J

答案　A
考向3　化变力为恒力求变力做功
有些变力做功问题通过转换研究对象,可转化为恒力做功,用W=Flcos α求解。此法常用在轻绳通过定滑轮拉物体做功的问题中。
【典例5】　如图所示,在光滑的水平面上,物块在恒力F=50 N作用下从A点运动到B点,不计滑轮的大小,不计绳、滑轮的质量及绳与滑轮间的摩擦,H=1.2 m,α=37°,β=53°。则拉力F所做的功为(　　)
A.20 J B.25 J
C.37.5 J D.60 J

答案　B



答案　B
考向5　利用F-x图像求变力做功
在F-x图像中,图线与x轴所围“面积”的代数和表示力F在这段位移内所做的功,且位于x轴上方的“面积”为正功,位于x轴下方的“面积”为负功,但此方法只适用于便于求图线所围面积的情况(如三角形、矩形、圆等规则的几何图形)。
【典例7】　质量为2 kg的物体在水平面上沿直线运动,受阻力大小恒定。经某点开始沿运动方向的水平拉力F与运动距离x的关系如图所示, 0~3 m物体做匀速直线运动。下列对图示过程的说法正确的是(　　)
A.在x=5 m处物体加速度大小为3 m/s2
B.0~7 m阻力对物体做功为28 J
C.0~7 m拉力对物体做功为40 J
D.0~7 m合力对物体做功为68 J

答案　C
1.定义:功与完成这些功所用时间的_______。
2.物理意义:描述力对物体做功的_______。
考点3　功率的计算
比值
快慢

平均功率
Fvcos α
平均功率
瞬时功率
正常工作
实际工作




答案　ACD
考向2　重复性运动中功率的计算
【典例9】　为提高学生的身体素质水平,学校在教育部的统一部署下,对全体学生开展了体质健康测试活动,一质量为60 kg的男生参加引体向上体能测试,在1 min内完成20次标准动作(标准动作如图所示),每次引体向上的高度约为0.4 m,则此过程中该同学克服重力做功的平均功率最接近于(g取10 m/s2)(　　)
A.0 B.120 W
C.80 W D.240 W

答案　C
引体向上运动是一种重复性的运动,每次上升过程均克服重力做功。题中要求的是在这种重复性运动中克服重力做功的平均功率,并不是一次引体向上克服重力做功的平均功率,所以不可以用一次上升克服重力做功与上升所用时间的比值求解平均功率。
1.机车的两种启动方式。
考点4　机车的启动问题
比较内容 以恒定功率启动 以恒定加速度启动
P-t图 和 v-t图
OA 段 过程 分析
运动 性质 加速度减小的加速直线运动
AB段 过程 分析
运动 性质 以vm做匀速直线运动 加速度减小的加速直线运动
BC段 无

考向1　恒定功率启动
【典例10】　电动自行车在平直路面上匀速行驶,某一时刻从车上掉落一货物,车行驶的功率不变,货物掉落前后车速随时间的变化图像较符合实际的是(　　)

答案　A
考向2　恒定加速度启动
【典例11】　一辆小汽车在水平路面上由静止启动,在前5 s内做匀加速直线运动,5 s末达到额定功率,之后保持额定功率运动,其v-t图像如图所示,汽车的质量m=2×103 kg,汽车受到地面的阻力为车重的0.1倍(g取 10 m/s2),则(　　)
A.汽车在前5 s内的牵引力为6×103 N
B.汽车的额定功率为120 kW
C.汽车的最大速度为vm=30 m/s
D.当汽车速度为20 m/s时,汽车加速度大小为3 m/s2

答案　B

展开更多......

收起↑