第1讲-功和功率课件.ppt

1、1创新设计创新设计知识梳理 双基过关课堂互动 研透考点2创新设计创新设计知识梳理 双基过关课堂互动 研透考点高考导航高考导航考点内容考点内容要求要求全国卷三年考情分析全国卷三年考情分析201720182019功和功率功和功率卷卷T24：机械能、：机械能、功能关系功能关系卷卷T14：弹力和功：弹力和功T17：机械能守恒定：机械能守恒定律律T24：动能定理：动能定理卷卷T16：重力势能、重力势能、重力做功重力做功卷卷T18：动能定理、：动能定理、功能关系功能关系卷卷T14：动能定理：动能定理卷卷T19：牛顿第二：牛顿第二定律、功率、动能定定律、功率、动能定理理T25：动能定理、圆：动能定理、圆周运

2、动、动量周运动、动量卷卷T25：动能定理、：动能定理、动量守恒、能量守恒动量守恒、能量守恒卷卷T18：机械能、功：机械能、功能关系及能关系及Eh图象图象卷卷T17：动能定理及：动能定理及Ekh图象图象T25：动能定理、牛顿：动能定理、牛顿第二定律和动量守恒第二定律和动量守恒动能和动能定理动能和动能定理重力做功与重力势能重力做功与重力势能功能关系、机械能守恒功能关系、机械能守恒定律及其应用定律及其应用实验五：探究动能定理实验五：探究动能定理实验六：验证机械能守实验六：验证机械能守恒定律恒定律3创新设计创新设计知识梳理 双基过关课堂互动 研透考点第第1讲功和功率讲功和功率4创新设计创新设计知识梳理

3、 双基过关课堂互动 研透考点一、功一、功1.定义：一个物体受到力的作用，如果在定义：一个物体受到力的作用，如果在_上发生了一段位移，就说这上发生了一段位移，就说这个力对物体做了功。个力对物体做了功。2.做功的两个要素做功的两个要素(1)作用在物体上的作用在物体上的_。(2)物体在力的方向上发生的物体在力的方向上发生的_。知识要点知识要点力的方向力的方向力力位移位移5创新设计创新设计知识梳理 双基过关课堂互动 研透考点3.公式：公式：W_。如图。如图1所示。所示。图图1(1)是力与是力与_方向之间的夹角，方向之间的夹角，l为力的作用点的位移。为力的作用点的位移。(2)该公式只适用于该公式只适用于

4、_做功。做功。Flcos位移位移恒力恒力6创新设计创新设计知识梳理 双基过关课堂互动 研透考点4.功的正负功的正负(1)当当090时，时，W0，力对物体做，力对物体做_。(2)当当90180时，时，W0，力对物体做，力对物体做_，或者说物体，或者说物体_这个力这个力做了功。做了功。(3)当当90时，时，W0，力对物体，力对物体_。正功正功负功负功克服克服不做功不做功7创新设计创新设计知识梳理 双基过关课堂互动 研透考点二、功率二、功率1.定义：功与完成这些功所用时间的定义：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物理意义：描述力对物体做功的_。3.公式公式(2)P_(为为F

5、与与v的夹角的夹角)v为平均速度，则为平均速度，则P为为_。v为瞬时速度，则为瞬时速度，则P为为_。比值比值快慢快慢平均功率平均功率Fvcos平均功率平均功率瞬时功率瞬时功率8创新设计创新设计知识梳理 双基过关课堂互动 研透考点1.如图如图2所示的所示的a、b、c、d中，质量为中，质量为M的物体甲受到相同的恒力的物体甲受到相同的恒力F的作用，在力的作用，在力F作用下使物体甲在水平方向移动相同的位移。作用下使物体甲在水平方向移动相同的位移。表示物体甲与水平面间的动摩擦表示物体甲与水平面间的动摩擦因数，乙是随物体甲一起运动的小物块，比较物体甲移动的过程中力因数，乙是随物体甲一起运动的小物块，比较物

6、体甲移动的过程中力F对甲所做对甲所做的功的大小，下列选项正确的是的功的大小，下列选项正确的是()基础诊断基础诊断图图29创新设计创新设计知识梳理 双基过关课堂互动 研透考点A.Wa最小最小B.Wd最大最大C.WaWcD.四种情况一样大四种情况一样大解析解析依据功的定义式依据功的定义式WFLcos，本题中四种情况下，本题中四种情况下，F、L、均相同，这均相同，这样四种情况下力样四种情况下力F所做的功一样大，故选项所做的功一样大，故选项D正确。正确。答案答案D10创新设计创新设计知识梳理 双基过关课堂互动 研透考点2.(多选多选)如图如图3所示，粗糙的斜面在水平恒力的作用下向左匀速所示，粗糙的斜面

7、在水平恒力的作用下向左匀速运动，一物块置于斜面上并与斜面保持相对静止，下列说法中运动，一物块置于斜面上并与斜面保持相对静止，下列说法中正确的是正确的是()A.斜面对物块不做功斜面对物块不做功B.斜面对地面的摩擦力做负功斜面对地面的摩擦力做负功C.斜面对物块的支持力做正功斜面对物块的支持力做正功D.斜面对物块的摩擦力做负功斜面对物块的摩擦力做负功图图311创新设计创新设计知识梳理 双基过关课堂互动 研透考点解析解析斜面对物块的作用力可以等效为一个力，根据平衡条件，这个力与物块斜面对物块的作用力可以等效为一个力，根据平衡条件，这个力与物块的重力大小相等，方向相反，与位移方向的夹角为的重力大小相等，

8、方向相反，与位移方向的夹角为90，所以不做功，选项，所以不做功，选项A正正确；地面受到摩擦力作用，但没有位移，所以斜面对地面的摩擦力不做功，选确；地面受到摩擦力作用，但没有位移，所以斜面对地面的摩擦力不做功，选项项B错误；斜面对物块的支持力与位移方向的夹角小于错误；斜面对物块的支持力与位移方向的夹角小于90，做正功，而斜面对，做正功，而斜面对物块的摩擦力与位移方向的夹角大于物块的摩擦力与位移方向的夹角大于90，做负功，所以选项，做负功，所以选项C、D正确。正确。答案答案ACD12创新设计创新设计知识梳理 双基过关课堂互动 研透考点3.如图如图4所示，质量为所示，质量为60kg的某同学在做引体向

9、上运动，从双臂伸直到肩部与单杠同的某同学在做引体向上运动，从双臂伸直到肩部与单杠同高度算高度算1次，若他在次，若他在1分钟内完成了分钟内完成了10次，每次肩部上升的距离均为次，每次肩部上升的距离均为0.4m，则他在，则他在1分钟内克服重力所做的功及相应的功率约为分钟内克服重力所做的功及相应的功率约为()图图4A.240J，4WB.2400J，2400WC.2400J，40WD.4800J，80W13创新设计创新设计知识梳理 双基过关课堂互动 研透考点答案答案C14创新设计创新设计知识梳理 双基过关课堂互动 研透考点1.功的正负的判断方法功的正负的判断方法功的分析和计算功的分析和计算15创新设计

10、创新设计知识梳理 双基过关课堂互动 研透考点2.恒力做功的计算方法恒力做功的计算方法16创新设计创新设计知识梳理 双基过关课堂互动 研透考点3.合力做功的计算方法合力做功的计算方法(1)先求合力先求合力F合合，再用，再用W合合F合合lcos求功。求功。(2)先求各个力做的功先求各个力做的功W1、W2、W3、，再应用，再应用W合合W1W2W3求合力求合力做的功。做的功。17创新设计创新设计知识梳理 双基过关课堂互动 研透考点考向考向【例【例1】一辆正沿平直路面行驶的车厢内，一个面向车前进方向站立的人对车一辆正沿平直路面行驶的车厢内，一个面向车前进方向站立的人对车厢壁施加水平推力厢壁施加水平推力F

11、，在车前进，在车前进s的过程中，下列说法正确的是的过程中，下列说法正确的是()功的正负的判断功的正负的判断图图5A.当车匀速前进时，人对车做的总功为正功当车匀速前进时，人对车做的总功为正功B.当车加速前进时，人对车做的总功为负功当车加速前进时，人对车做的总功为负功C.当车减速前进时，人对车做的总功为负功当车减速前进时，人对车做的总功为负功D.不管车如何运动，人对车做的总功都为零不管车如何运动，人对车做的总功都为零18创新设计创新设计知识梳理 双基过关课堂互动 研透考点解析解析人对车施加了三个力，分别为压力、推力人对车施加了三个力，分别为压力、推力F、静摩擦力、静摩擦力Ff，根据力做功的，根据力

12、做功的公式及作用力和反作用力的关系判断做正功还是负功。当车匀速前进时，人对公式及作用力和反作用力的关系判断做正功还是负功。当车匀速前进时，人对车厢壁的推力车厢壁的推力F做的功为做的功为WFFs，静摩擦力做的功为，静摩擦力做的功为WFfFfs，人处于平衡状，人处于平衡状态，根据作用力与反作用力的关系可知，态，根据作用力与反作用力的关系可知，FFf，则人对车做的总功为零，故，则人对车做的总功为零，故A错误；当车加速前进时，人处于加速状态，车厢对人的静摩擦力错误；当车加速前进时，人处于加速状态，车厢对人的静摩擦力Ff向右且大于向右且大于车厢壁对人的作用力车厢壁对人的作用力F，所以人对车厢的静摩擦力，

13、所以人对车厢的静摩擦力Ff向左，静摩擦力做的功向左，静摩擦力做的功WFfFfs，人对车厢的推力，人对车厢的推力F方向向右，做的功为方向向右，做的功为WFFs，因为，因为FfF，所以人对，所以人对车做的总功为负功，故车做的总功为负功，故B正确，正确，D错误；同理可以证明当车减速前进时，人对车错误；同理可以证明当车减速前进时，人对车做的总功为正功，故做的总功为正功，故C错误。错误。答案答案B19创新设计创新设计知识梳理 双基过关课堂互动 研透考点考向考向【例【例2】(多选多选)如图如图6所示，一个质量为所示，一个质量为m2.0kg的物体放在倾角为的物体放在倾角为37的固定斜面上，现用的固定斜面上，

14、现用F30N、平行于斜面的力拉物体使其、平行于斜面的力拉物体使其由静止开始沿斜面向上运动。已知物体与斜面之间的动摩擦因数由静止开始沿斜面向上运动。已知物体与斜面之间的动摩擦因数0.50，斜面足够长，斜面足够长，g取取10m/s2，sin370.60，cos370.80。物体运动物体运动2s后，关于各力做功情况，下列说法中正确的是后，关于各力做功情况，下列说法中正确的是()恒力及合力做功的计算恒力及合力做功的计算A.重力做功为重力做功为120JB.摩擦力做功为摩擦力做功为80JC.拉力做功为拉力做功为100JD.物体所受的合力做功为物体所受的合力做功为100J图图620创新设计创新设计知识梳理

15、双基过关课堂互动 研透考点答案答案ABD21创新设计创新设计知识梳理 双基过关课堂互动 研透考点考向考向变力做功的计算变力做功的计算22创新设计创新设计知识梳理 双基过关课堂互动 研透考点【例【例3】(2019河南省洛阳市模拟河南省洛阳市模拟)轻质弹簧右端固定在墙上，左端与一质量轻质弹簧右端固定在墙上，左端与一质量m0.5kg的物块相连，如图的物块相连，如图7甲所示，弹簧处于原长状态，物块静止且与水平面间的甲所示，弹簧处于原长状态，物块静止且与水平面间的动摩擦因数动摩擦因数0.2。以物块所在处为原点，水平向右为正方向建立。以物块所在处为原点，水平向右为正方向建立x轴，现对物轴，现对物块施加水平

16、向右的外力块施加水平向右的外力F，F随随x轴坐标变化的情况如图乙所示，物块运动至轴坐标变化的情况如图乙所示，物块运动至x0.4m处时速度为零，则此时弹簧的弹性势能为处时速度为零，则此时弹簧的弹性势能为(g10m/s2)()图图7A.3.1JB.3.5JC.1.8JD.2.0J23创新设计创新设计知识梳理 双基过关课堂互动 研透考点解析解析物块与水平面间的摩擦力为物块与水平面间的摩擦力为Ffmg1N。现对物块施加水平向右的外。现对物块施加水平向右的外力力F，由，由Fx图象与图象与x轴所围面积表示功可知轴所围面积表示功可知F做功做功W3.5J，克服摩擦力做功，克服摩擦力做功WfFfx0.4J。由于

17、物块运动至。由于物块运动至x0.4m处时，速度为处时，速度为0，由功能关系可知，由功能关系可知，WWfEp，此时弹簧的弹性势能为，此时弹簧的弹性势能为Ep3.1J，选项，选项A正确。正确。答案答案A24创新设计创新设计知识梳理 双基过关课堂互动 研透考点1.人教版必修人教版必修2改编改编如图如图8所示，质量为所示，质量为m的小车在与竖直方向的小车在与竖直方向成成角的恒定拉力角的恒定拉力F作用下，沿水平地面向左运动一段距离作用下，沿水平地面向左运动一段距离l。在此过程中，小车受到的阻力大小恒为在此过程中，小车受到的阻力大小恒为f，重力加速度为，重力加速度为g，则则()A.拉力对小车做功为拉力对小

18、车做功为FlcosB.支持力对小车做功为支持力对小车做功为FlsinC.阻力对小车做功为阻力对小车做功为flD.重力对小车做功为重力对小车做功为mgl图图825创新设计创新设计知识梳理 双基过关课堂互动 研透考点解析解析根据力做功的公式根据力做功的公式WFlcos，其中，其中为力与位移的夹角，所以拉力做功为力与位移的夹角，所以拉力做功为为WFlsin，选项，选项A错误；支持力、重力不做功，选项错误；支持力、重力不做功，选项B、D错误；阻力做功错误；阻力做功Wffl，选项，选项C正确。正确。答案答案C26创新设计创新设计知识梳理 双基过关课堂互动 研透考点2.如图如图9所示的拖轮胎跑是一种体能训

19、练活动。某次训练中，轮胎的质量为所示的拖轮胎跑是一种体能训练活动。某次训练中，轮胎的质量为5kg，与，与轮胎连接的拖绳与地面夹角为轮胎连接的拖绳与地面夹角为37，轮胎与地面动摩擦因数是，轮胎与地面动摩擦因数是0.8。若运动员拖着。若运动员拖着轮胎以轮胎以5m/s的速度匀速前进的速度匀速前进，则，则10s内运动员对轮胎做的功最接近的是内运动员对轮胎做的功最接近的是(sin370.6，cos370.8，g10m/s2)()图图9A.500JB.750JC.1250JD.2000J27创新设计创新设计知识梳理 双基过关课堂互动 研透考点解析解析FcosFf，FNFsinmg，10s内运动员对轮胎做功

20、内运动员对轮胎做功WFFcosvt31.250.8510J1250J，选项，选项C正确。正确。答案答案C28创新设计创新设计知识梳理 双基过关课堂互动 研透考点3.如图如图10所示，质量为所示，质量为m的小球用长为的小球用长为L的细线悬挂而静止在的细线悬挂而静止在竖直位置。现用水平拉力竖直位置。现用水平拉力F将小球缓慢拉到细线与竖直方向将小球缓慢拉到细线与竖直方向成成角的位置。在此过程中，拉力角的位置。在此过程中，拉力F做的功为做的功为()A.FLcosB.FLsinC.FL(1cos)D.mgL(1cos)解析解析在小球缓慢上升过程中，拉力在小球缓慢上升过程中，拉力F为变力，此变力为变力，此

21、变力F做的功可用动能定理求做的功可用动能定理求解。由解。由WFmgL(1cos)0，得，得WFmgL(1cos)，故，故D正确。正确。答案答案D图图1029创新设计创新设计知识梳理 双基过关课堂互动 研透考点图图1130创新设计创新设计知识梳理 双基过关课堂互动 研透考点答案答案C31创新设计创新设计知识梳理 双基过关课堂互动 研透考点1.平均功率的计算方法平均功率的计算方法功率的理解与计算功率的理解与计算32创新设计创新设计知识梳理 双基过关课堂互动 研透考点2.瞬时功率的计算方法瞬时功率的计算方法(1)利用公式利用公式PFvcos，其中，其中v为为t时刻的瞬时速度。时刻的瞬时速度。(2)利

22、用公式利用公式PFvF，其中，其中vF为物体的速度为物体的速度v在力在力F方向上的分速度。方向上的分速度。(3)利用公式利用公式PFvv，其中，其中Fv为物体受到的外力为物体受到的外力F在速度在速度v方向上的分力。方向上的分力。33创新设计创新设计知识梳理 双基过关课堂互动 研透考点【例【例4】(多选多选)质量为质量为m的物体从距地面的物体从距地面H高处自由下落，经历时间高处自由下落，经历时间t，则下列说法，则下列说法中正确的是中正确的是()34创新设计创新设计知识梳理 双基过关课堂互动 研透考点答案答案ACD35创新设计创新设计知识梳理 双基过关课堂互动 研透考点1.如图如图12所示是倾角为

23、所示是倾角为45的斜坡，在斜坡底端的斜坡，在斜坡底端P点正上方某一位点正上方某一位置置Q处以速度处以速度v0水平向左抛出一个小球，小球落在斜坡上时速度水平向左抛出一个小球，小球落在斜坡上时速度方向与斜坡向上的方向成方向与斜坡向上的方向成105，不计空气阻力，则小球做平抛，不计空气阻力，则小球做平抛运动的过程运动的过程()图图1236创新设计创新设计知识梳理 双基过关课堂互动 研透考点答案答案A37创新设计创新设计知识梳理 双基过关课堂互动 研透考点2.(多选多选)(2018全国全国卷，卷，19)地下矿井中的矿石装在矿车中，用电地下矿井中的矿石装在矿车中，用电机通过竖井运送到地面。某竖井中矿车提

24、升的速度大小机通过竖井运送到地面。某竖井中矿车提升的速度大小v随时间随时间t的的变化关系如图变化关系如图13所示，其中图线所示，其中图线分别描述两次不同的提升过分别描述两次不同的提升过程，它们变速阶段加速度的大小都相同；两次提升的高度相同，程，它们变速阶段加速度的大小都相同；两次提升的高度相同，提升的质量相等。不考虑摩擦阻力和空气阻力。对于第提升的质量相等。不考虑摩擦阻力和空气阻力。对于第次和第次和第次提升过程次提升过程()A.矿车上升所用的时间之比为矿车上升所用的时间之比为45B.电机的最大牵引力之比为电机的最大牵引力之比为21C.电机输出的最大功率之比为电机输出的最大功率之比为21D.电机

25、所做的功之比为电机所做的功之比为45图图1338创新设计创新设计知识梳理 双基过关课堂互动 研透考点答案答案AC39创新设计创新设计知识梳理 双基过关课堂互动 研透考点1.模型一以恒定功率启动模型一以恒定功率启动(1)动态过程动态过程机车启动问题机车启动问题40创新设计创新设计知识梳理 双基过关课堂互动 研透考点(2)这一过程的这一过程的Pt图象和图象和vt图象如图图象如图14所示。所示。图图1441创新设计创新设计知识梳理 双基过关课堂互动 研透考点2.模型二以恒定加速度启动模型二以恒定加速度启动(1)动态过程动态过程42创新设计创新设计知识梳理 双基过关课堂互动 研透考点(2)这一过程的这

26、一过程的Pt图象和图象和vt图象如图图象如图15所示。所示。图图1543创新设计创新设计知识梳理 双基过关课堂互动 研透考点3.三个重要关系式三个重要关系式44创新设计创新设计知识梳理 双基过关课堂互动 研透考点【例【例5】(多选多选)一辆一辆CRH2型动车组的总质量型动车组的总质量M2.0105kg，额定输出功率为，额定输出功率为4800kW。假设该动车组在水平轨道上运动时的最大速度为。假设该动车组在水平轨道上运动时的最大速度为270km/h，受到，受到的阻力的阻力Ff与速度与速度v满足满足Ffkv，g取取10m/s2。下列说法正确的是。下列说法正确的是()A.该动车组以最大速度行驶时的牵引

27、力为该动车组以最大速度行驶时的牵引力为6.4104NB.从题中给出的数据可算出从题中给出的数据可算出k1.0103Ns/mC.当匀速行驶的速度为最大速度一半时，动车组受到的阻力为当匀速行驶的速度为最大速度一半时，动车组受到的阻力为1.6104ND.当匀速行驶的速度为最大速度一半时，动车组的输出功率为当匀速行驶的速度为最大速度一半时，动车组的输出功率为1200kW45创新设计创新设计知识梳理 双基过关课堂互动 研透考点答案答案AD46创新设计创新设计知识梳理 双基过关课堂互动 研透考点1.快艇在运动中受到的阻力与速度平方成正比快艇在运动中受到的阻力与速度平方成正比(即即fkv2)。若油箱中有。若

28、油箱中有20L燃油，当燃油，当快艇以快艇以10m/s匀速行驶时，还能行驶匀速行驶时，还能行驶40km，假设快艇发动机的效率保持不变，则，假设快艇发动机的效率保持不变，则快艇以快艇以20m/s匀速行驶时，还能行驶匀速行驶时，还能行驶()A.80kmB.40kmC.10kmD.5km47创新设计创新设计知识梳理 双基过关课堂互动 研透考点答案答案C48创新设计创新设计知识梳理 双基过关课堂互动 研透考点2.动车组是几节自带动力的车辆动车组是几节自带动力的车辆(动车动车)加几节不带动力的车辆加几节不带动力的车辆(拖车拖车)编成一组，编成一组，如图如图16所示。假设动车组运行过程中受到的阻力与其所受重

29、力成正比，每节动所示。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节动车加节动车加4节拖车编节拖车编成的动车组的最大速度为成的动车组的最大速度为120km/h，则，则3节动车加节动车加7节拖车编成的动车组的最大节拖车编成的动车组的最大速度为速度为()图图16A.140km/hB.160km/hC.180km/hD.200km/h49创新设计创新设计知识梳理 双基过关课堂互动 研透考点答案答案C50创新设计创新设计知识梳理 双基过关课堂互动 研透考点3.质量为质量为1.0103kg的

30、汽车，沿倾角为的汽车，沿倾角为30的斜坡由静止开始运动，汽车在运动过的斜坡由静止开始运动，汽车在运动过程中所受摩擦阻力大小恒为程中所受摩擦阻力大小恒为2000N，汽车发动机的额定输出功率为，汽车发动机的额定输出功率为5.6104W，开始时以开始时以a1m/s2的加速度做匀加速运动的加速度做匀加速运动(g取取10m/s2)。求：。求：(1)汽车做匀加速运动的时间汽车做匀加速运动的时间t1；(2)汽车所能达到的最大速率；汽车所能达到的最大速率；(3)若斜坡长若斜坡长143.5m，且认为汽车到达坡顶之前，已达到最大速率，则汽车从坡底，且认为汽车到达坡顶之前，已达到最大速率，则汽车从坡底到坡顶需多长时间？到坡顶需多长时间？51创新设计创新设计知识梳理 双基过关课堂互动 研透考点解析解析(1)由牛顿第二定律得由牛顿第二定律得Fmgsin30Ffma设匀加速过程的末速度为设匀加速过程的末速度为v，则有，则有PFvvat1解得解得t17s。(2)当达到最大速度当达到最大速度vm时，时，a0，则有则有P(mgsin30Ff)vm解得解得vm8m/s。52创新设计创新设计知识梳理 双基过关课堂互动 研透考点又有又有xx1x2解得解得t215s故汽车运动的总时间为故汽车运动的总时间为tt1t222s。答案答案(1)7s(2)8m/s(3)22s53本节内容结束