《三维设计》2014新课标高考物理一轮总复习课件第五章第1单元功和功率(77张ppt).ppt

一、三年高考考点统计与分析,考点,试题,题型,分值,功和功率,2012年江苏T3 2012年海南T7 2012年北京T23 2011年海南T9 2011年上海T15 2010年新课标全国T16,选择 选择 计算 选择 选择 选择,3分 4分 18分 4分 3分 6分,考点,试题,题型,分值,动能定理 及其应用,2012年福建T21 2012年江苏T14 2011年新课标全国T15 2011年江苏T4 2011年山东T18 2010年山东T24 2010年浙江T22,计算 计算 选择 选择 选择 计算 计算,19分 16分 6分 3分 4分 15分 16分,考点,试题,题型,分值,机械能守恒定律及其应用,2012年安徽T16 2012年山东T16 2012年上海T16 2012年天津T10 2011年上海T7 2011年福建T21 2010年福建T17 2010年江苏T14,选择 选择 选择 计算 选择 计算 选择 计算,6分 5分 3分 16分 3分 19分 6分 16分,考点,试题,题型,分值,功能关系、能量守恒定律,2012年福建T17 2012年上海T15 2011年浙江T24 2010年山东T22 2010年江苏T8,选择 选择 计算 选择 选择,6分 3分 20分 4分 4分,(1)从近三年高考试题考点分布可以看出，高考对本章内容的考查重点有4个概念(功、功率、动能、势能)和三个规律(动能定理、机械能守恒定律、能量守恒定律)。 (2)高考对本章内容考查题型全面，既有选择题，也有计算题，二者考查次数基本相当，命题灵活性强、综合面广，过程复杂，环节多，能力要求也较高，既有对基本概念的理解、判断和计算，又有对重要规律的灵活应用。,二、2014年高考考情预测 (1)功和功率、动能定理、机械能守恒定律、能量守恒定律仍将是本章命题的热点。 (2)将本章内容与牛顿运动定律、圆周运动、电磁学知识相结合，并与生产、生活实际和现代科技相联系进行命题的趋势较强。,第五章 机 械 能 学习目标定位,考 纲 下 载,考 情 上 线,1.功和功率() 2动能和动能定理() 3重力做功与重力势能() 4功能关系、机械能守恒定律及其应用() 实验五：探究动能定理 实验六：验证机械能守恒定律,高 考 地 位,高考对本章知识点考查频率最高的是动能定理、机械能守恒定律，单独考查功和功率时多以选择题形式出现，与牛顿运动定律、平抛运动、圆周运动及电磁学知识相结合时，多以计算题的形式出现。,考 点 布 设,1.功和功率的理解与计算。 2动能定理、机械能守恒定律常结合牛顿运动定律、平抛运动、圆周运动以及电磁学知识进行考查。 3动能定理及能量守恒定律与生产、生活、科技相结合进行综合考查。,功,想一想,图511为某人提包运动的情景图，试分析各图中该人提包的力做功的情况。,图511,提示：甲图中将包提起来的过程中，提包的力对包做正功，乙图中人提包水平匀速行驶时，提包的力不做功，丙图中人乘电梯上升过程中，提包的力对包做正功，丁图中人提包上楼的过程中，提包的力对包做正功。,记一记,1做功的两个必要条件 力和物体在力的方向上发生的 。 2公式 W ，适用于恒力做功，其中为F、l方向间夹角，l为物体对地的位移。,位移,Flcos ,3功的正负判断,正功,负功,克服,不做功,试一试 1.如图512所示，拖着旧橡胶轮胎跑是身体耐力训练 的一种有效方法。如果某受训者拖着轮胎在水平直道上跑了100 m，那么下列说法正确的是( ) A轮胎受到地面的摩擦力做了负功 B轮胎受到的重力做了正功 C轮胎受到的拉力不做功 D轮胎受到地面的支持力做了正功,图512,解析：根据力做功的条件，轮胎受到的重力和地面的支持力都与位移垂直，这两个力均不做功，B、D错误；轮胎受到地面的摩擦力与位移反向，做负功，A正确；轮胎受到的拉力与位移夹角小于90°，做正功，C错误。 答案：A,功 率,想一想,如图513所示，用水平恒力F将物体m由静止开始从A位置拉至B位置，前进距离为l，设地面光滑时，力F做功为W1，做功的功率为P1，地面粗糙时，力F做功为W2，做功的功率为P2，试 比较W1和W2及P1和P2的大小。 提示：力F做功的大小与有无摩擦力无关，W1W2，但有摩擦时，物体m由A到B的时间长，故有P1P2。,图513,记一记,1物理意义 描述力对物体 。,做功的快慢,2公式,Fvcos ,3额定功率 机械 时的最大功率。 4实际功率 机械 时的功率，要求不大于 。,长时间工作,实际工作,额定功率,试一试 2一质量为m的木块静止在光滑的水平面上，从t0开 始，将一个大小为F的水平恒力作用在该木块上，在tt1时刻力F的瞬时功率是 ( ),答案：C,1.功的正负的判断方法 (1)恒力做功的判断：若物体做直线运动，依据力与位移的夹角来判断。 (2)曲线运动中功的判断：若物体做曲线运动，依据F与v的方向夹角来判断。当0°90°，力对物体做正功；90°180°，力对物体做负功，90°，力对物体不做功。 (3)依据能量变化来判断：根据功是能量转化的量度，若有能量转化，则必有力对物体做功。此法常用于判断两个相联系的物体之间的相互作用力做功的判断。,功的正负判断及计算,2功的计算方法 (1)恒力做功：,将变力做功转化为恒力做功： 当力的大小不变，而方向始终与运动方向相同或相反时，这类力的功等于力和路程(不是位移)的乘积。如滑动摩擦力做功、空气阻力做功等。 (3)总功的计算： 先求物体所受的合外力，再求合外力的功； 先求每个力做的功，再求各功的代数和。,例1 一滑块在水平地面上沿直线滑行，t0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和滑块的速度v随时间的变化规律分别如图514甲和乙所示。求： (1)在第1秒内、第2秒内力F对滑块做的功W1、W2； (2)前两秒内力F的总功WF及滑块所受合力的功W。,图514,审题指导 (1)力F在第1秒内、第2秒内均为恒力，可以用公式WFlcos 求功。 (2)位移l可由vt图的“面积”求出。 (3)前两秒内力F的总功与滑块所受合力的功不相同。 尝试解题 (1)第1秒内滑块的位移为l10.5 m，第2秒内滑块的位移为l20.5 m。 由WFlcos 可得， W10.5 J W21.5 J。,答案 (1)0.5 J 1.5 J (2)1.0 J 0,在求力做功时，首先要区分是求某个力的功还是合力的功，是求恒力的功还是变力的功，若为变力做功，则要考虑应用动能定理或将变力做功转化为恒力做功进行求解。,功率的计算,1.平均功率的计算方法,2瞬时功率的计算方法 (1)利用公式PF·vcos ，其中v为t时刻的瞬时速度。 (2)PF·vF，其中vF为物体的速度v在力F方向上的分速度。 (3)PFv·v，其中Fv为物体受的外力F在速度v方向上的分力。,例2 一质量为1 kg的质点静止于光滑水平面上，从t0时起，第1秒内受到2 N的水平外力作用，第2秒内受到同方向的1 N的外力作用。下列判断正确的是( ),审题指导,尝试解题,答案 AD,求力做功的功率时应注意的问题,机车的启动问题,1.机车的输出功率 PFv，其中F为机车的牵引力，v为机车运动速度。 2两种启动方式对比,两种方式,以恒定功率启动,以恒定加速度启动,Pt图和vt图,超链接,两种方式,以恒定功率启动,以恒定加速度启动,OA段,过程分析,运动性质,加速度减小的加速直线运动,两种方式,以恒定功率启动,以恒定加速度启动,AB段,过程分析,运动性质,BC段,3三个重要关系式,例3 (2012·福建高考)如图515，用跨过光滑定滑轮的缆绳将海面上一艘失去动力的小船沿直线拖向岸边。已知拖动缆绳的电动机功率恒为P，小船的质量为m，小船受到的阻力大小恒为f，经过A点时的速度大小为v0，小船从A点沿直线加速运动到B点经历时间为t1，A、B两点间距离为d，缆绳质量忽略不计。求：,图515,(1)小船从A点运动到B点的全过程克服阻力做的功Wf； (2)小船经过B点时的速度大小v1； (3)小船经过B点时的加速度大小a。 审题指导 第一步：抓关键点,关键点,获取信息,电动机功率恒为P,缆绳对小船的牵引力的大小和方向均变化，小船由A到B的运动不是匀加速直线运动,小船受到的阻力大小恒为f,小船克服阻力做的功Wf可用公式WFlcos 计算,第二步：找突破口 要求小船经过B点时速度大小v1应利用动能定理由A点到B点列方程求解要求小船在B点的加速度大小a可先由PFv表示缆绳的牵引力由牛顿第二定律列方程求解。 尝试解题 (1)小船从A点运动到B点克服阻力做功 Wffd,分析机车启动问题时应注意的三点 (1)机车启动的方式不同，机车运动的规律就不同，因此机车启动时，其功率、速度、加速度、牵引力等物理量的变化规律也不相同，分析图象时应注意坐标轴的意义及图象变化所描述的规律。 (2)恒定功率下的加速一定不是匀加速，这种加速过程发动机做的功可用WPt计算，不能用WFl计算(因为F为变力)。 (3)以恒定牵引力加速时的功率一定不恒定，这种加速过程发动机做的功常用WFl计算，不能用WPt计算(因为功率P是变化的)。,功的计算在中学物理中占有十分重要的地位，中学阶段所学的功的计算公式WFlcos ，只能用于恒力做功情况，对于变力做功的计算则没有一个固定公式可用，但高考中变力做功问题也是经常考查的一类题目。现结合例题分析变力做功的五种求解方法。,超链接,一、化变力为恒力求变力功 变力做功直接求解时，通常都比较复杂，但若通过转换研究的对象，有时可化为恒力做功，可以用WFlcos 求解。此法常常应用于轻绳通过定滑轮拉物体的问题中。,图516,图517,图518,(1)A与B间的距离； (2)水平力F在前5 s内对物块做的功。,五、利用微元法求变力功 将物体的位移分割成许多小段，因小段很小，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无穷小的位移上的恒力所做元功的代数和。此法在中学阶段，常应用于求解力的大小不变、方向改变的变力做功问题。,图519,图5110,答案 2RFf,小结 虽然求变力做功的方法较多，但不同的方法所适用的情况不相同，如化变力为恒力求变力功的方法适用于力的大小不变方向改变的情况，利用平均力求变力功的方法，适用于力的方向不变，其大小随位移均匀变化的情况，利用Fx图象求功的方法，适用于已知所求的力的功对应的力随位移x变化的图象已知，且面积易于计算的情况。,随堂巩固落实 1运动员在110米栏比赛中，主要有起跑加速、途中 匀速跨栏和加速冲刺三个阶段，运动员的脚与地面间不会发生相对滑动，以下说法正确的是 ( ) A加速阶段地面对运动员的摩擦力做正功 B匀速阶段地面对运动员的摩擦力做负功,C由于运动员的脚与地面间不发生相对滑动，所以不 论加速还是匀速，地面对运动员的摩擦力始终不对运动员做功 D无论加速还是匀速阶段，地面对运动员的摩擦力始 终做负功 解析：因运动员的脚与地面间不发生相对滑动，故地面对运动员的静摩擦力对运动员不做功，A、B、D均错误，C正确。 答案：C,2如图5111所示，三个固定的斜面底边长度相等， 斜面倾角分别为30°、45°、60°，斜面的表面情况都一样。完全相同的三物体(可视为质点)A、B、C分别从三斜面的顶部滑到底部，在此过程中 ( ),图5111,A物体A克服摩擦力做的功最多 B物体B克服摩擦力做的功最多 C物体C克服摩擦力做的功最多 D三物体克服摩擦力做的功一样多,答案：D,3.开口向上的半球形曲面的截面如图5 112所示，直径AB水平。一小物块 在曲面内A点以某一速率开始下滑， 曲面内各处动摩擦因数不同，因摩擦作用物块下滑时速率不变，则下列说法正确的是 ( ) A物块运动过程中加速度始终为零 B物块所受合外力大小不变，方向在变 C在滑到最低点C以前，物块所受重力的瞬时功率越来 越大 D在滑到最低点C以前，物块所受摩擦力大小不变,图5112,答案：B,图5113,4.如图5113所示，摆球质量为m，悬线 的长为L，把悬线拉到水平位置后放手。 设在摆球运动过程中空气阻力F阻的大 小不变，则下列说法正确的是( ),答案：ABD,5(2013·湖南联考)质量为2×103 kg，发动机额定功率为80 kW的汽车在平直公路上行驶；若汽车所受阻力大小恒为4×103 N，则下列判断中正确的有 ( ) A汽车的最大动能是4×105 J B汽车以加速度2 m/s2匀加速启动，启动后第2秒末时发 动机实际功率是32 kW C汽车以加速度2 m/s2做初速度为0的匀加速运动中，达 到最大速度时摩擦力做功为4×105 J D若汽车保持额定功率启动，则当汽车速度为5 m/s时， 其加速度为6 m/s2,答案：ABD,6.(2013·六盘水模拟)如图5114所示，水平传送带正 以2 m/s的速度运行，两端水平距离l8 m，把一质量m2 kg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0.1，求把这个物块从A端传送到B端的过程中，摩擦力对物块做功的平均功率(不计物块的大小，g取10 m/s2)。,图5114,答案：0.8 W,课时跟踪检测 见“课时跟踪 检测（十八）”,（给有能力的学生加餐）,1如图1所示，一个物块在与水平方向成角的恒力F作用 下，沿水平面向右运动一段距离x，在此过程中，恒力F对物块所做的功为 ( ),图1,解析：由于力F与位移x的夹角为，所以力F做的功为WFxcos ，故D正确。,答案：D,2把动力装置分散安装在每节车厢上，使其既具有 牵引动力，又可以载客，这样的客车车辆叫做动车。几节自带动力的车辆(动车)加几节不带动力的车辆(也叫拖车)编成一组，就是动车组，假设动车组运行过程中受到的阻力与其所受重力成正比，每节动车与拖车的质量都相等，每节动车的额定功率都相等。若1节动车加3节拖车编成的动车组的最大速度为120 km/h；则6节动车加3节拖车编成的动车组的最大速度为 ( ),A120 km/h B240 km/h C320 km/h D480 km/h,答案：C,3质量为m的物体从倾角为且固定的光滑斜面顶端由 静止开始下滑，斜面高为h，当物体滑至斜面底端时，重力做功的瞬时功率为 ( ),答案：C,4如图2所示，分别用F1、F2、F3将质量为m的物体由 静止沿同一光滑斜面以相同的加速度从斜面底端拉到斜面的顶端，物体到达斜面顶端时，力F1、F2、F3的功率关系为 ( ),图2,AP1P2P3 BP1P2P3 CP3P2P1 DP1P2P3 解析：设物体的质量为m，三种情况下物体的加速度a相同，由牛顿第二定律知Fmg·sin ma，故各力在速度方向上的分量都相同，又因加速度相同，斜面长度相同，所以三种情况下到达斜面顶端时的速度相等，所以据功率公式可知P1P2P3，故选A。 答案：A,5.如图3所示，在外力作用下某质点运动的vt图象为正 弦曲线。从图中可以判断 ( ) A在0t1时间内，外力做正功 B在0t1时间内，外力的功率逐渐增大 C在t2时刻，外力的功率最大 D在t1t3时间内，外力做的总功为零 解析：由动能定理可知，在0t1时间内质点速度越来越大，动能越来越大，外力一定做正功，故A项正确；在t1t3时间内，动能变化量为零，可以判断外力做的总功为零，故D项正确；由PFv知0、t1、t2、t3四个时刻功率为零，故B、C都错。 答案：AD,图3,6.如图4所示，一长为L的轻杆一端固定在 光滑铰链上，另一端固定一质量为m的 小球，一水平向右的拉力作用于杆的中 点，使杆以角速度匀速运动，当杆与 水平方向成60°时，拉力的功率为 ( ),图4,答案：C,7一质点开始时做匀速直线运动，从某时刻起受到一 恒力作用。此后，该质点的动能可能 ( ) A一直增大 B先逐渐减小至零，再逐渐增大 C先逐渐增大至某一最大值，再逐渐减小 D先逐渐减小至某一非零的最小值，再逐渐增大,解析：当力的方向与速度方向相同或与速度方向的夹角小于90°时，物体的速度逐渐增大，动能逐渐增大；当力的方向与速度方向相反时，物体做匀减速运动，速度逐渐减小到零后反向逐渐增大，因此动能先减小后增大；当力的方向与速度的方向夹角大于90°小于180°时，力的方向与速度的方向夹角逐渐减小，速度先逐渐减小，直到夹角等于90°时速度达到最小值，而后速度逐渐增大，故动能先逐渐减小到某一非零的最小值，再逐渐增大。故A、B、D正确。 答案：ABD,