高三物理專題復習攻略 第一部分專題二第五講 功、功率、動能定理課件 新人教版（重慶專用）

專題二動量與能量專題二動量與能量第五講功、功率、動能定理第五講功、功率、動能定理重點知識歸納重點知識歸納特別提醒：特別提醒：(1)應用動能定理求的功是物體所受合應用動能定理求的功是物體所受合外力的功，而不是某一個力的功外力的功，而不是某一個力的功(2)合外力的功也可用合外力的功也可用W合合F合合scos或或W合合F1s1cosF2s2cos求解求解2變力做功的求法變力做功的求法名稱名稱適用條件適用條件求法求法平均平均值法值法變力變力F是位移是位移s的線的線性函數(shù)性函數(shù)WFscos圖象法圖象法已知力已知力F與位移與位移s的的 F Fs圖象圖象圖象下方的面積表示力圖象下方的面積表示力做的功做的功功率法功率法已知力已知力F做功的功做功的功率恒定率恒定WPt名稱名稱適用條件適用條件求法求法轉(zhuǎn)換法轉(zhuǎn)換法力的大小不變，方力的大小不變，方向改變，如阻力做向改變，如阻力做功，通過滑輪連接功，通過滑輪連接將拉力對物體做功轉(zhuǎn)換將拉力對物體做功轉(zhuǎn)換為力對繩子做功，阻力為力對繩子做功，阻力做功做功WFfs功能法功能法一般變力、曲線運一般變力、曲線運動、直線運動動、直線運動W合合Ek或或W其他其他E特別提醒：特別提醒：(1)摩擦力既可以做正功，也可以做摩擦力既可以做正功，也可以做負功，還可以不做功負功，還可以不做功(2)相互摩擦的系統(tǒng)內(nèi)：一對靜摩擦力做功的代相互摩擦的系統(tǒng)內(nèi)：一對靜摩擦力做功的代數(shù)和總為零，靜摩擦力起著傳遞機械能的作用，數(shù)和總為零，靜摩擦力起著傳遞機械能的作用，而沒有機械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能；一對滑動而沒有機械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能；一對滑動摩擦力做功的代數(shù)和等于摩擦力與相對路程的摩擦力做功的代數(shù)和等于摩擦力與相對路程的乘積，其值為負值，乘積，其值為負值，WFfs相對相對，且，且Ffs相對相對E損損Q內(nèi)能內(nèi)能(2)當當v為某段位移為某段位移(時間時間)內(nèi)的平均速度時，則要內(nèi)的平均速度時，則要求這段位移求這段位移(時間時間)內(nèi)內(nèi)F必須為恒力，對應的必須為恒力，對應的P為為F在在該段時間內(nèi)的平均功率該段時間內(nèi)的平均功率三、對動能定理的理解三、對動能定理的理解1對公式的理解對公式的理解(1)計算式為標量式，沒有方向性，動能的變化計算式為標量式，沒有方向性，動能的變化為末動能減去初動能為末動能減去初動能(2)研究對象是單一物體或可以看成單一物體的研究對象是單一物體或可以看成單一物體的整體整體(3)公式中的位移和速度必須是相對于同一參考公式中的位移和速度必須是相對于同一參考系，一般以地面為參考系系，一般以地面為參考系2動能定理的優(yōu)越性動能定理的優(yōu)越性(1)適用范圍廣：應用于直線運動，曲線運動，適用范圍廣：應用于直線運動，曲線運動，單一過程，多過程，恒力做功，變力做功單一過程，多過程，恒力做功，變力做功(2)應用便捷：公式不涉及物體運動過程的細節(jié)，應用便捷：公式不涉及物體運動過程的細節(jié)，不涉及加速度和時間問題，應用時比牛頓運動不涉及加速度和時間問題，應用時比牛頓運動定律和運動學方程方便，而且能解決牛頓運動定律和運動學方程方便，而且能解決牛頓運動定律不能解決的變力問題和曲線運動問題定律不能解決的變力問題和曲線運動問題熱點題型示例熱點題型示例功的計算功的計算功的計算在高中階段占有十分重要的地位，涉功的計算在高中階段占有十分重要的地位，涉及功的計算問題，要掌握以下三點：及功的計算問題，要掌握以下三點：1判斷力是否做功的方法：恒力作用時用力和判斷力是否做功的方法：恒力作用時用力和位移的夾角判斷，變力作用時一般用力和速度位移的夾角判斷，變力作用時一般用力和速度的夾角判斷的夾角判斷2做功的求法：恒力做功應用做功的求法：恒力做功應用WFscos，變，變力做功優(yōu)先考慮動能定理或?qū)⒆兞D(zhuǎn)化為恒力力做功優(yōu)先考慮動能定理或?qū)⒆兞D(zhuǎn)化為恒力3整體法求功：涉及連接體的問題，若不涉及整體法求功：涉及連接體的問題，若不涉及內(nèi)力做功，一般優(yōu)先考慮整體法內(nèi)力做功，一般優(yōu)先考慮整體法 如圖如圖51所示，豎直平面內(nèi)放一直角桿，所示，豎直平面內(nèi)放一直角桿，直角桿的水平部分粗糙，動摩擦因數(shù)直角桿的水平部分粗糙，動摩擦因數(shù)0.20，豎，豎直部分光滑，兩部分各套有質(zhì)量為直部分光滑，兩部分各套有質(zhì)量為2.0 kg和和1.0 kg的小球的小球A和和B，A、B間用細繩相連，初始位置間用細繩相連，初始位置OA1.5 m，OB2.0 m，g取取10 m/s2，則，則圖圖51例例1(1)若用水平拉力若用水平拉力F1沿水平桿向右緩慢拉沿水平桿向右緩慢拉A，使，使之移動之移動0.5 m，該過程中，該過程中A受到的摩擦力多大？受到的摩擦力多大？拉力拉力F1做功多少？做功多少？(2)若小球若小球A、B都有一定的初速度，都有一定的初速度，A在水平拉在水平拉力力F2的作用下，使的作用下，使B由初始位置以由初始位置以1.0 m/s的速的速度勻速上升度勻速上升0.5 m，此過程中拉力，此過程中拉力F2做功多少？做功多少？【解析解析】(1)A、B小球和細繩整體豎直方向受力小球和細繩整體豎直方向受力平衡，平衡，A受到豎直方向桿的彈力為受到豎直方向桿的彈力為FN(mAmB)g，則則A受到的摩擦力為受到的摩擦力為FfFN(mAmB)g代入數(shù)據(jù)得代入數(shù)據(jù)得Ff6 N.由幾何關系可知，當由幾何關系可知，當A向右移動向右移動s0.5 m時，時，B向向上移動上移動sB0.5 m由功能關系知，拉力由功能關系知，拉力F1做功為做功為W1FfsmBgsB代入數(shù)據(jù)得代入數(shù)據(jù)得W18 J.【答案答案】(1)6 N8 J(2)6.8 J強化訓練強化訓練1(2011年高考江蘇卷年高考江蘇卷)如圖如圖52所示，所示，演員正在進行雜技表演由圖可估算出他將一演員正在進行雜技表演由圖可估算出他將一只雞蛋拋出的過程中對雞蛋所做的功最接近于只雞蛋拋出的過程中對雞蛋所做的功最接近于()圖圖52A0.3 JB3 JC30 J D300 J解析：選解析：選A.由生活常識及題圖知，一只雞蛋的質(zhì)由生活常識及題圖知，一只雞蛋的質(zhì)量接近量接近0.05 kg，上拋高度在，上拋高度在0.6 m左右，則人對左右，則人對雞蛋做的功雞蛋做的功Wmgh0.3 J，故，故A對，對，B、C、D錯錯功率的計算功率的計算 (20分分)(2010年高考福建卷年高考福建卷)如圖如圖53所示，所示，物體物體A放在足夠長的木板放在足夠長的木板B上，木板上，木板B靜置于水平靜置于水平面面t0時，電動機通過水平細繩以恒力時，電動機通過水平細繩以恒力F拉木板拉木板B，使它做初速度為零、加速度使它做初速度為零、加速度aB1.0 m/s2的勻加速的勻加速直線運動已知直線運動已知A的質(zhì)量的質(zhì)量mA和和B的質(zhì)量的質(zhì)量mB均為均為2.0 kg，A、B之間的動摩擦因數(shù)之間的動摩擦因數(shù)10.05，B與水平與水平面之間的動摩擦因數(shù)面之間的動摩擦因數(shù)20.1，最大靜摩擦力與滑，最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小視為相等，重力加速度動摩擦力大小視為相等，重力加速度g取取10 m/s2.求：求：例例2圖圖53(1)物體物體A剛運動時的加速度剛運動時的加速度aA；(2)t1.0 s時，電動機的輸出功率時，電動機的輸出功率P；(3)若若t1.0 s時，將電動機的輸出功率立即調(diào)整為時，將電動機的輸出功率立即調(diào)整為P5 W，并在以后的運動過程中始終保持這一功，并在以后的運動過程中始終保持這一功率不變，率不變，t3.8 s時物體時物體A的速度為的速度為1.2 m/s.則在則在t1.0 s到到t3.8 s這段時間內(nèi)木板這段時間內(nèi)木板B的位移為多少？的位移為多少？【規(guī)范解答規(guī)范解答】(1)物體物體A在水平方向上受到向在水平方向上受到向右的摩擦力，由牛頓第二定律得右的摩擦力，由牛頓第二定律得1mAgmAaA(1分分)由由并代入數(shù)據(jù)解得并代入數(shù)據(jù)解得aA0.5 m/s2.(3分分)(2)t1.0 s時，木板時，木板B的速度大小為的速度大小為v1aBt(4分分)木板木板B所受拉力為所受拉力為F，由牛頓第二定律有，由牛頓第二定律有F1mAg2(mAmB)gmBaB(6分分)電動機輸出功率電動機輸出功率P1Fv1(7分分)由并代入數(shù)據(jù)解得由并代入數(shù)據(jù)解得P17 W(9分分)(3)電動機的輸出功率調(diào)整為電動機的輸出功率調(diào)整為5 W時，設細繩對時，設細繩對木板木板B的拉力為的拉力為F，則，則PFv1(10分分)代入數(shù)據(jù)解得代入數(shù)據(jù)解得F5 N(11分分)木板木板B受力滿足受力滿足F1mAg2(mAmB)g0(13分分)聯(lián)立聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得并代入數(shù)據(jù)解得木板木板B在在t1.0 s到到t3.8 s這段時間內(nèi)的位移這段時間內(nèi)的位移ss1s23.03 m(或取或取s3.0 m)(20分分)【答案答案】(1)0.5 m/s2(2)7 W(3)3.03 m(或或3.0 m)強化訓練強化訓練2(2011年高考上海卷年高考上海卷)如圖如圖54，一長，一長為為L的輕桿一端固定在光滑鉸鏈上，另一端固定的輕桿一端固定在光滑鉸鏈上，另一端固定一質(zhì)量為一質(zhì)量為m的小球一水平向右的拉力作用于桿的小球一水平向右的拉力作用于桿的中點，使桿以角速度的中點，使桿以角速度勻速轉(zhuǎn)動，當桿與水平勻速轉(zhuǎn)動，當桿與水平方向成方向成60時，拉力的功率為時，拉力的功率為()圖圖54動能定理是力學的基本規(guī)律，在應用動能定理動能定理是力學的基本規(guī)律，在應用動能定理分析解決問題時，要注意以下幾點：分析解決問題時，要注意以下幾點：1研究對象一般是單個物體，分析的過程可以研究對象一般是單個物體，分析的過程可以是單一過程，也可以是幾個過程組成的復雜過是單一過程，也可以是幾個過程組成的復雜過程，物體的運動可以是直線運動也可以是曲線程，物體的運動可以是直線運動也可以是曲線運動運動動能定理的應用動能定理的應用2分析研究對象的受力情況分析研究對象的受力情況(包括重力包括重力)，各力，各力是否做功，做正功還是負功，并分別求出各力是否做功，做正功還是負功，并分別求出各力做功的代數(shù)和，但要注意求功時，位移必須是做功的代數(shù)和，但要注意求功時，位移必須是相對地面的相對地面的3確定過程始、末狀態(tài)的動能確定過程始、末狀態(tài)的動能4利用動能定理列方程求解，要注意方程的左利用動能定理列方程求解，要注意方程的左邊是功，右邊是動能的變化量邊是功，右邊是動能的變化量例例3圖圖55(1)若小車恰好能通過第一個圓形軌道的最高點若小車恰好能通過第一個圓形軌道的最高點A處，處，則其在則其在P點的初速度應為多大？點的初速度應為多大？(2)若小車在若小車在P點的初速度為點的初速度為10 m/s，則小車能否安，則小車能否安全通過兩個圓形軌道？全通過兩個圓形軌道？圖圖56圖圖57(1)繩的勁度系數(shù)繩的勁度系數(shù)k；(2)此人到達最低點時，繩的彈性勢能此人到達最低點時，繩的彈性勢能Ep；(3)此人的最大速度此人的最大速度知能優(yōu)化訓練知能優(yōu)化訓練本部分內(nèi)容講解結束本部分內(nèi)容講解結束按按ESC鍵退出全屏播放鍵退出全屏播放