高考物理大二轮总复习与增分策略-专题七-功-功率与动能定理课件.ppt

1、专题七功功率与动能定理考点基础自清考点互动探究内容索引考点基础自清一、功一、功1.做功的两个要素(1)作用在物体上的 .(2)物体在 上发生的位移.2.功的物理意义功是 的量度.3.公式W(1)是力与 之间的夹角，l为物体对地的位移.(2)该公式只适用于 做功.力答案力的方向能量转化Flcos 位移方向恒力答案4.功的正负(1)当00，力对物体做 .(2)当 时，W0，力对物体做 ，或者说物体克服这个力做了功.(3)当 时，W0，力对物体 .二、功率二、功率1.物理意义：描述力对物体做功的 .2.公式：(1)P ，P为时间t内的.正功不做功负功快慢物体做功的快慢答案(2)PFvv为平均速度，则

2、P为 .v为瞬时速度，则P为 .3.对公式PFv的几点认识：(1)公式PFv适用于力F的方向与速度v的方向 的情况.(2)功率是标量，只有大小，没有方向；只有正值，没有负值.(3)当力F和速度v不在同一直线上时，可以将力F分解或者将速度v分解.4.额定功率：机械 时的最大功率.5.实际功率：机械 时的功率，要求不能大于 功率.平均功率瞬时功率在一条直线上正常工作实际工作 额定答案三、动能三、动能1.定义：物体由于 而具有的能.2.公式：Ek .3.物理意义：动能是状态量，是 (选填“矢量”或“标量”)，只有正值，动能与速度方向 .4.单位：，1 J1 Nm1 kgm2/s2.5.动能的相对性：

3、由于速度具有 ，所以动能也具有相对性.6.动能的变化：物体 与初动能之差，即Ekmv22mv12.运动标量无关焦耳相对性末动能答案四、动能定理四、动能定理1.内容：在一个过程中合外力对物体所做的功，等于物体在这个过程中.2.表达式(1)W.(2)W .(3)W .3.物理意义：做的功是物体动能变化的量度.动能的变化EkEk2Ek1合外力答案4.适用条件(1)动能定理既适用于直线运动，也适用于 .(2)动能定理既适用于恒力做功，也适用于 .(3)力可以是各种性质的力，既可以同时作用，也可以 .曲线运动变力做功不同时作用1.如图1所示，两个互相垂直的力F1与F2作用在同一物体上，使物体通过一段位移

4、的过程中，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 JC.5 J D.3.5 J解析解析解析力F1与F2的合力做的功等于F1与F2做功的代数和，即W合W1W2(43)J7 J.学考通关练图12.(2016嘉兴市期末测试)坐在雪橇上的人与雪橇的总质量为m，如图2所示在与水平面成角的恒定拉力F作用下，沿水平地面向右移动了一段距离l.已知雪橇与地面间的动摩擦因数为，雪橇受到的()A.支持力做功为mglB.重力做功为mglC.拉力做功为Flcos D.滑动摩擦力做功为mgl图2解析解析解析支持力和重力与位移垂直，不做功，选项A、B错误；拉力

5、和摩擦力分别做功为WFFlcos，Wf(mgFsin)l，选项C正确，D错误.3.一汽车在水平公路上行驶，设汽车在行驶过程中所受阻力不变.汽车的发动机始终以额定功率输出，关于牵引力和汽车速度的下列说法中正确的是()A.汽车加速行驶时，牵引力不变，速度增大B.汽车加速行驶时，牵引力增大，速度增大C.汽车加速行驶时，牵引力减小，速度增大D.当牵引力等于阻力时，汽车将停止运动解析解析解析汽车的发动机输出功率恒定，即P一定，则由公式PFv可得：v增大，F减小，但由于合外力方向与汽车运动方向一致，因此汽车速度仍在增大，A、B错误，C正确；当汽车受到的牵引力和阻力相等时，汽车速度达到最大值，而后进行匀速运

6、动，D错误.4.(2016舟山市模拟)下列关于动能的说法，正确的是()A.运动物体所具有的能就是动能B.物体做匀变速运动，某一时刻速度为v1，则物体在全过程中的动能 都是 mv12C.做匀速圆周运动的物体其速度改变而动能不变D.物体在外力F作用下做加速运动，当力F逐渐减小时，其动能也逐 渐减小解析解析解析运动的物体除具有动能以外，还可能具有其他形式的能，A选项错误；动能是状态量，当速度v的大小变化时，动能就发生变化，B选项错误；由于匀速圆周运动中，物体的速度大小不变，因此物体的动能不变，C选项正确；当物体做加速度逐渐减小的加速运动时，物体的动能仍在变大，D选项错误.故选C.5.有一质量为m的木

7、块，从半径为r的圆弧曲面上的a点滑向b点，如图3所示.如果由于摩擦使木块的运动速率保持不变，则以下叙述正确的是()A.木块所受的合外力为零B.因木块所受的力都不对其做功，所 以合外力做的功为零C.重力和摩擦力的合力做的功为零D.重力和摩擦力的合力为零图3解析返回解析解析木块做曲线运动，速度方向变化，加速度不为零，故合外力不为零，A错；速率不变，动能不变，由动能定理知，合外力做的功为零，而支持力始终不做功，重力做正功，所以重力做的功与摩擦力做的功的代数和为零，但重力和摩擦力的合力不为零，C对，B、D错.返回考点互动探究1.功的计算方法功的计算方法(1)恒力做功 考点一 功、功率的分析与计算其中l

8、是相对地的位移(2)变力做功当变力的功率P一定时，可用WPt求功，如机车恒定功率启动时.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.2.功率的计算方法功率的计算方法平均功率瞬时功率利用公式PFv，其中v为t时刻的瞬时速度.例1(多选)一质量为1 kg的质点静止于光滑水平面上，从t0时刻开始，受到水平外力F作用，如图4所示.下列判断正确的是()图4A.02 s内外力的平均功率是4 WB.第2 s内外力

9、所做的功是4 JC.第2 s末外力的瞬时功率最大D.第1 s末与第2 s末外力的瞬时功率之比为94解析解析第1 s末外力的瞬时功率P1F1v133 W9 W，第2 s末外力的瞬时功率P2F2v214 W4 W，故P1P294.选项C错误，选项D正确.规律总结规律总结求解功率时应注意的求解功率时应注意的“三个三个”问题问题(1)首先要明确所求功率是平均功率还是瞬时功率；(2)平均功率与一段时间(或过程)相对应，计算时应明确是哪个力在哪段时间(或过程)内做功的平均功率；(3)瞬时功率计算时应明确是哪个力在哪个时刻(或状态)的功率.解析1.(2015浙江10月选考12)快艇在运动中受到的阻力与速度平

10、方成正比(即Ffkv2).若油箱中有20 L燃油，当快艇以10 m/s匀速行驶时，还能行驶40 km，假设快艇发动机的效率保持不变，则快艇以20 m/s匀速行驶时，还能行驶()A.80 km B.40 kmC.10 km D.5 km解析解析20 L燃油可用于克服阻力做功一定，即Ffskv2s一定，s与v2成反比，当速度增加为原来的2倍时，路程应为原来的 ，C对.变式题组解析2.质量为m的物体静止在粗糙的水平地面上.现用一水平拉力使物体从静止开始运动，其运动的vt图象如图5所示.下列关于物体运动过程，分析正确的是()图5A.0t1时间内拉力逐渐减小B.0t1时间内拉力对物体做负功C.在t1t2

11、时间内拉力的功率为零D.在t1t2时间内合外力做功为 mv2解析解析由运动的vt图象可知，物体运动的加速度越来越小，水平拉力越来越小，所以0t1时间内拉力逐渐减小，选项A正确；由于拉力与运动方向相同，所以0t1时间内拉力对物体做正功，选项B错误；由PFv可知，在t1t2时间内拉力等于摩擦力，速度不为零，所以拉力的功率不为零，选项C错误；由于在t1t2时间内物体速度不变，合外力做功为零，选项D错误.3.一个质量为m的小球做自由落体运动，那么，在前t秒内重力对它做功的平均功率 及在t秒末重力做功的瞬时功率P分别为(t秒末小球未着地)()解析解析解析前t秒内重力做功的平均功率t秒末重力做功的瞬时功率

12、PFvmggtmg2t.故C正确.1.应用动能定理解题的步骤应用动能定理解题的步骤 考点二 动能定理的理解和应用2.注意事项注意事项(1)动能定理往往用于单个物体的运动过程，由于不涉及加速度及时间，比动力学研究方法要简便.(2)动能定理表达式是一个标量式，不能某个方向上应用动能定理.(3)当物体的运动包含多个不同过程时，可分段应用动能定理求解；当所求解的问题不涉及中间的速度时，也可以全过程应用动能定理求解.(4)应用动能定理时，必须明确各力做功的正、负.当一个力做负功时，可设物体克服该力做功为W，将该力做功表示为W，也可以直接用字母W表示该力做功，使其字母本身含有负号.例2(2015浙江10月

13、选考20)如图6所示是公路上的“避险车道”，车道表面是粗糙的碎石，其作用是供下坡的汽车在刹车失灵的情况下避险.质量m2.0103 kg的汽车沿下坡行驶，当驾驶员发现刹车失灵的同时发动机失去动力，此时速度表示数v136 km/h，汽车继续沿下坡匀加速直行l350 m、下降高度h50 m时到达“避险车道”，此时速度表示数v272 km/h.(g10 m/s2)(1)求从发现刹车失灵至到达“避险车道”这一过程汽车动能的变化量；图6解析答案答案答案3.0105 J(2)求汽车在下坡过程中所受的阻力；解析答案答案答案2.0103 N(3)若“避险车道”与水平面间的夹角为17，汽车在“避险车道”受到的阻力

14、是在下坡公路上的3倍，求汽车在“避险车道”上运动的最大位移(sin 170.3).解析答案答案答案33.3 m技巧点拨技巧点拨动能定理的应用技巧动能定理的应用技巧1.应用动能定理解题，关键是对研究对象进行准确的受力分析及运动过程分析，并画出物体运动过程的草图，借助草图理解物理过程和各量关系.2.明确研究对象的已知量和未知量，若求过程的初、末速度，首先确定各力做功及总功，然后列出方程；若求某力或某力的功，首先确定过程的初、末速度，然后列方程求解.4.(多选)如图7所示，电梯质量为M，在它的水平地板上放置一质量为m的物体.电梯在钢索的拉力作用下竖直向上加速运动，当电梯的速度由v1增加到v2时，上升

15、高度为H，则在这个过程中，下列说法或表达式正确的是()变式题组图7解析解析解析电梯上升的过程中，对物体做功的有重力mg、支持力FN，这两个力的总功才等于物体动能的增量，故A、B均错误，C正确；对电梯，无论有几个力对它做功，由动能定理可知，其合力的功一定等于其动能的增量，故D正确.解析5.(2016温州市调研)如图8所示，一个弹簧左端固定于墙上，右端连接物块，物块质量为m，它与水平桌面间的动摩擦因数为.起初用手按住物块，弹簧的伸长量为x，然后放手，当弹簧的长度回到原长时，物块的速度为v0，则此过程中弹力所做的功为()图8解析解析当弹簧恢复到原长时，物块对地的位移为x，根据动能定理有：W弹(mgx

16、)0，得W弹 mgx，选项A正确.6.一架质量m2.0103 kg的喷气式飞机在恒定牵引力作用下由静止开始滑跑，当位移为x5.0102 m时，速度达到起飞速度v60 m/s.在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重量的k倍(k0.02)，重力加速度g10 m/s2.(1)求刚起飞时飞机的动能；解析答案得Ek3.6106 J答案答案3.6106 J(2)求此过程中飞机受到的牵引力；解析答案得F7.6103 N答案答案7.6103 N(3)当飞机在空中以v1300 m/s速度水平匀速飞行时，发动机的输出功率P1.5106 W.求此时飞机受到的阻力.解析答案得Ff5.0103 N答案答案5.0103 N

17、1.由于多过程问题的受力情况、运动情况比较复杂，从动力学的角度分析多过程问题往往比较复杂，但是，用动能定理分析问题，是从总体上把握其运动状态的变化，并不需要从细节上了解.因此，动能定理的优越性就明显地表现出来了，分析力的作用是看力做的功，也只需把所有的力做的功累加起来即可.2.运用动能定理解决问题时，有两种思路：一种是全过程列式，另一种是分段列式.考点三 用动能定理解决多过程问题3.全过程列式时，涉及重力、弹簧弹力、大小恒定的阻力或摩擦力做功时，要注意运用它们的功能特点：(1)重力的功取决于物体的初、末位置，与路径无关；(2)大小恒定的阻力或摩擦力的功等于力的大小与路程的乘积.(3)弹簧弹力做

18、功与路径无关.例3(2015浙江考试说明题型示例主观题5)如图9所示，在竖直平面内固定一半径为2 m、圆心角为120的光滑圆弧轨道BEC,其中点E是最低点.在B、C两端平滑、对称地连接AB、CD两段粗糙直轨道，直轨道上端A、D与最低点E之间的高度差均为2.5 m.现将质量为0.01 kg的小物块由A点静止释放，物块与直轨道间的动摩擦因数均为0.25.g10 m/s2，求：(1)小物块从静止释放到第一次过E点时重力做的功；图9解析答案解析解析从A到E的过程，重力做功为：W1mgh0.01102.5 J0.25 J.答案答案0.25 J(2)小物块第一次通过E点时的动能大小；解析答案从A至E的过程

19、中，根据动能定理，有：W1mgcos 60sEkE解得：EkE0.25 J0.012 5 J0.23 J.答案答案0.23 J(3)小物块在E点时受到支持力的最小值.解析答案联立解得：FNmgm 2mg20.0110 N0.2 N.答案答案0.2 N规律总结规律总结应用动能定理求解多过程问题的基本思路应用动能定理求解多过程问题的基本思路1.弄清物体的运动由哪些过程组成.2.分析每个过程中物体的受力情况.3.各个力做功有何特点，对动能的变化有无影响.4.从总体上把握全过程，表达出总功，找出初、末状态的动能.5.对所研究的全过程运用动能定理列方程.7.在赛车场上，为了安全起见，车道外围都固定上废旧

20、轮胎作为围栏，当车碰撞围栏时起缓冲器作用.在一次模拟实验中用弹簧来代替废旧轮胎，实际情景如图10所示，水平放置的轻弹簧左侧固定于墙上，处于自然状态，开始赛车在A处且处于静止状态，距弹簧自由端的距离为L11 m.当赛车启动时，产生水平向左的恒为F24 N的牵引力使赛车向左匀加速前进，当赛车接触弹簧的瞬间立即关闭发动机，赛车继续压缩弹簧，最后被弹回到B处停下.已知赛车的质量为m2 kg，A、B之间的距离为L23 m，赛车被弹回的过程中离开弹簧时的速度大小为v4 m/s，水平向右.g取10 m/s2.求：变式题组(1)赛车和地面间的动摩擦因数；图10解析答案解析解析从赛车离开弹簧到B点静止，由动能定

21、理得mg(L1L2)0 mv2解得0.2.答案答案0.2解析答案(2)弹簧被压缩的最大距离.答案答案0.5 m解析解析设弹簧被压缩的最大距离为L，从赛车加速到离开弹簧，由动能定理得FL1mg(L12L)mv2解得L0.5 m.8.(2016台州市调研)如图11甲所示，长为4 m的水平轨道AB与半径为R0.6 m的竖直半圆弧轨道BC在B处相连接，有一质量为1 kg的滑块(大小不计)，从A处由静止开始受水平向右的力F作用，F的大小随位移变化的关系如图乙所示，滑块与AB间的动摩擦因数为0.25，g取10 m/s2，求：(1)滑块到达B处时的速度大小；解析答案图11(2)滑块在水平轨道AB上运动前2 m所用的时间；解析答案返回(3)若到达B点时撤去力F，滑块沿半圆弧轨道内侧上滑，并恰好能到达最高点C，则滑块在半圆弧轨道上克服摩擦力所做的功是多少？解析答案代入数值得Wf5 J，即克服摩擦力做的功为5 J.答案答案5 J