高考物理二輪專題突破 功和功率能的轉(zhuǎn)化與守恒課件 魯科版

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1、 1舉例說明功是能量轉(zhuǎn)化的量度，理解功和功率 2通過實驗，探究恒力做功與物體動能變化的關(guān)系理解動能和動能定理，會用動能定理解釋生活和生產(chǎn)中的現(xiàn)象 3理解重力勢能，知道重力勢能的變化與重力做功的關(guān)系 4通過實驗，驗證機械能守恒定律，理解機械能守恒定律會利用機械能守恒定律分析生活和生產(chǎn)中的有關(guān)問題 5了解自然界中存在多種形式的能量，知道能量守恒是最基本、最普遍的自然規(guī)律之一 6通過能量守恒以及能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性，認識提高效率的重要性了解能源與人類生存和社會發(fā)展的關(guān)系知道可持續(xù)發(fā)展的重要意義 本部分涉及的內(nèi)容是動力學(xué)內(nèi)容的深化，其中動能定理、機械能守恒定律及功能關(guān)系是高考考查的熱點和重點這部分內(nèi)

2、容除單獨命題外，還常與圓周運動、平拋運動、帶電粒子在電磁場中的運動、電磁感應(yīng)等內(nèi)容相結(jié)合從題型上看，可以是選擇題，也可以是計算題 要深刻理解有關(guān)的基本概念，牢固掌握應(yīng)用兩個定理解題的步驟，深入理解它們的內(nèi)涵和外延學(xué)會將復(fù)雜的物理過程分解成若干個子過程，分析每一個過程的始末運動狀態(tài)量及物理過程中力、加速度、速度、能量的變化要學(xué)會建立相關(guān)物理模型，靈活運用牛頓運動定律、動能定理、機械能守恒定律及能量轉(zhuǎn)化的方法提高解決實際問題的能力 1功 (1)做功的兩個不可缺少的因素： 和物體在上發(fā)生的位移 (2)公式： (s表示力的作用點相對地面的位移) (3)單位： .1 J1 Nm.物體受到力的作用物體受到

3、力的作用力的方向力的方向WFs.焦耳焦耳 (4)矢標(biāo)性：功是 ，但有正、負功之分，正功表示對物體做功，負功表示對物體做功 2功率 (1)定義：功跟完成這些功的比值 (2)物理意義：功率描述做功的 ，功率大則做功 ，功率小則做功平均功率平均功率 標(biāo)量標(biāo)量動力動力阻力阻力所用時間所用時間快快慢慢 PFvcos中，若v為平均速度，則P為 ；v為瞬時速度，則P為；為F與v的夾角 (4)額定功率：機械工作時輸出的功率一般在機械的銘牌上標(biāo)明 (5)實際功率：機械實際工作時輸出的功率要求它小于等于額定功率平均功率平均功率瞬時功率瞬時功率正常正常最大最大 考點一判斷功的正、負的方法 1根據(jù)力和位移方向的夾角判

4、斷此法常用于恒力功的判斷 2根據(jù)力和瞬時速度方向的夾角判斷此法常用于判斷質(zhì)點做曲線運動時變力的功，夾角是銳角做正功，是鈍角做負功，是直角不做功 3從能量的轉(zhuǎn)化角度來進行判斷若有能量轉(zhuǎn)化，則應(yīng)有力做功此法常用于判斷兩個相聯(lián)系的物體做功的情況 【案例1】(2009廣東理科基礎(chǔ))物體在合外力作用下做直線運動的vt圖象如圖所示下列表述正確的是() A在01 s內(nèi)，合外力做正功 B在02 s內(nèi)，合外力總是做負功 C在12 s內(nèi)，合外力不做功 D在03 s內(nèi)，合外力總是做正功 【解析】從圖象上可知，01 s內(nèi)物體的速度增大，動能增大，合外力做正功，A項正確；同理分析，02 s內(nèi)合外力先做正功后做負功，B項

5、錯誤；12 s內(nèi)合外力做負功，C項錯誤；03 s內(nèi)合外力先做正功，后做負功，D項錯誤 【答案】A 【即時鞏固1】(2011屆合肥檢測)如圖所示，物體沿弧形軌道滑下后進入足夠長的水平傳送帶，傳送帶以圖示方向勻速運轉(zhuǎn)，則傳送帶對物體做功情況不可能的是() A始終不做功B先做負功后做正功 C先做正功后不做功 D先做負功后不做功 【解析】要判斷傳送帶對物體的做功情況需分析物體所受摩擦力的可能方向 設(shè)傳送帶速度大小為v1，物體剛滑上傳送帶時的速度大小為v2.當(dāng)v1v2時，物體隨傳送帶一起勻速運動，故傳送帶與物體之間不存在摩擦力，即傳送帶對物體始終不做功，A正確當(dāng)v1v2時，物體相對傳送帶向左運動，物體受

6、到的滑動摩擦力方向向右，則物體先做勻加速運動直到速度達到v1，再做勻速運動，故傳送帶對物體先做正功后不做功，C正確應(yīng)選B項 【答案】B 考點二幾種求功的方法 1恒力做功的求解方法 用WFscos求解處理方法有兩種，一是用力F乘以物體在力F方向上的分位移scos，二是用力F在位移s方向上的分力Fcos乘以物體的位移s. 2合外力的功求解方法 先用平行四邊形定則求出合外力，再根據(jù)WF合scos計算功注意：應(yīng)是合外力與位移s的夾角 先分別求出各個外力的功：W1F1scos1，W2F2scos2再把各個外力的功求代數(shù)和，即：WW1W2W3 3與勢能相關(guān)的力的功的求法 如重力、彈簧的彈力、電場力等它們的

7、功與路徑無關(guān)，只與位移有關(guān)，或者說只與始、末點的位置有關(guān)它們的功可以根據(jù)對應(yīng)勢能的變化來求 4變力做功的求解方法 用動能定理WEk或功能關(guān)系WE(功是能量轉(zhuǎn)化的量度)即用能量的增量等效代換變力所做的功(可計算變力功或恒力功) 作出變力F隨位移s變化的圖象，圖象與位移軸所圍的“面積”即為變力做的功如圖(a)表示恒力F做的功W，圖(b)表示變力F做的功W. 【技巧提示】恒力做功的大小只與F、s、這3個量有關(guān)，與物體是否還受其他力、物體的速度、加速度等其他因素?zé)o關(guān) 【案例2】(2009海南高考)一物體在外力的作用下從靜止開始做直線運動，合外力方向不變，大小隨時間的變化如圖所示設(shè)該物體在t0和2t0時

8、刻相對于出發(fā)點的位移分別是s1和s2，速度分別是v1和v2，合外力從開始至t0時刻做的功是W1，從t0至2t0時刻做的功是W2，則() As25s1v23v1 Bs19s2v25v1 Cs25s1W28W1 Dv23v1W29W1 【即時鞏固2】(2011屆德州檢測)如圖所示，三個固定的斜面底邊長度都相等，斜面傾角分別為30、45、60，斜面的表面情況都一樣完全相同的物體(可視為質(zhì)點)A、B、C分別從三斜面的頂部滑到底部的過程中() A物體A克服摩擦力做的功最多 B物體B克服摩擦力做的功最多 C物體C克服摩擦力做的功最多 D三個物體克服摩擦力做的功一樣多 【解析】因為三個固定斜面的表面情況一樣

9、，A、B、C又是完全相同的三個物體，因此A、B、C與斜面之間的動摩擦因數(shù)相同可設(shè)為，由功的定義：Wfsmgscosmgd，三個固定斜面底邊長度d都相等，所以摩擦力對三個物體做的功相等，都為mgd，因此三個物體克服摩擦力做的功一樣多，都為mgd. 【答案】D 【案例3】如圖所示，某人用大小不變的力F拉著放在光滑平面上的物體，開始時與物體相連的繩和水平面間的夾角是，當(dāng)拉力F作用一段時間后，繩與水平面間的夾角為.已知圖中的高度是h，求繩的拉力T對物體所做的功(假定繩的質(zhì)量、滑輪質(zhì)量及繩與滑輪間的摩擦不計) 【技巧點撥】作用在物體上的拉力T大小不變，方向變化，是變力做功問題人對繩的拉力F對繩做的功就等

10、于繩的拉力T對物體做的功，而F的大小和方向都不變，利用等效法改變研究對象，就把求T變力做功問題轉(zhuǎn)化為求恒力F對繩做功的問題 【即時鞏固3】人在A點拉著繩通過一定滑輪吊起質(zhì)量為m50 kg的物體，如圖所示，開始時繩與水平方向的夾角為60，人勻速提起重物由A點沿水平方向運動s2 m而到達B點，此時繩與水平方向成30角，求人對繩的拉力做了多少功？(取g10 m/s2) 【解析】人對繩的拉力大小雖然始終等于物體的重力，但方向卻時刻在變，而已知的位移s又是人沿水平方向走的距離，所以無法利用WFscos直接求拉力做的功若轉(zhuǎn)換一下研究對象則不難發(fā)現(xiàn)：人對繩的拉力的功與繩對物體的拉力的功相等，而繩對物體的拉力

11、是恒力這種轉(zhuǎn)換研究對象的辦法也是求變力做功的有效途徑之一 【答案】732 J 即時鞏固4】如圖所示，重物的質(zhì)量為1 kg，動滑輪質(zhì)量不計，豎直向上拉動細繩，使重物從靜止開始以5 m/s2的加速度上升，則拉力F在1 s內(nèi)對物體做的功為多大？拉力F在1 s末的瞬時功率是多大？(g取10 m/s2) 考點四機動車輛起動的兩種方式 1機車以恒定功率起動的運動過程 2機車以恒定加速度起動的運動過程 【案例5】(2009四川理綜)圖示為修建高層建筑常用的塔式起重機在起重機將質(zhì)量m5103 kg的重物豎直吊起的過程中，重物由靜止開始向上做勻加速直線運動，加速度a0.2 m/s2，當(dāng)起重機輸出功率達到其允許的

12、最大值時，保持該功率直到重物做vm1.02 m/s的勻速運動g取10 m/s2，不計額外功求： (1)起重機允許輸出的最大功率 (2)重物做勻加速運動所經(jīng)歷的時間和起重機在第2秒末的輸出功率 【解析】(1)設(shè)起重機允許輸出的最大功率為P0，重物達到最大速度時拉力F0等于重力 P0F0vm. F0mg. 代入數(shù)據(jù)，有：P05.1104 W (2)勻加速運動結(jié)束時，起重機達到允許輸出的最大功率，設(shè)此時重物受到的拉力為F，速度為v1，勻加速運動經(jīng)歷時間為t1，有： P0Fv1， Fmgma， v1at1. 由，代入數(shù)據(jù)，得：t15 s t2 s時，重物處于勻加速運動階段，設(shè)此時速度為v2，輸出功率為P，則v2at， PFv2. 由，代入數(shù)據(jù)，得：P2.04104 W. 【答案】(1)5.1104 W(2)2.04104 W 【即時鞏固5】質(zhì)量為m5103 kg的汽車在水平公路上行駛，阻力是車重的10%.讓車保持額定功率為60 kW從靜止開始起動 (1)若以額定功率起動，求汽車達到的最大速度vm及汽車車速v12 m/s時的加速度 (2)若汽車以v6 m/s的速度勻速行駛，求汽車的實際功率(g取10 m/s2) (2)由PFv得： PF阻vmgv0.15103106 W 3104 W30 kW. 【答案】(1)12 m/s5 m/s2(2)30 kW