2018年高中物理 第七章 機械能守恒定律 習題課1 功和功率課件 新人教版必修2.ppt

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1、習題課:功和功率,知識點一,知識點二,知識點三,問題導引 如圖所示,在水平桌面上,用長為L的細線一端拴質(zhì)量為m的物體,另一端系在中心軸上,物體與桌面間的動摩擦因數(shù)為,使物體在桌面上做圓周運動,關于在物體轉(zhuǎn)動一周的過程中摩擦力做的功,小明和小亮的觀點不同,小明認為,因為物體運動一周的位移是零,根據(jù)W=FL,所以摩擦力做的功是零;小亮認為,因為物體所受的摩擦力與速度總是反向的,摩擦力總阻礙物體的運動,所以摩擦力做功不可能是零。你認為哪種觀點正確?,知識點一,知識點二,知識點三,要點提示小亮的觀點正確。因為摩擦力不是恒力,不能再用公式W=FL求解。將物體運動一周分為無窮多份,每一份可以看作直線運動,

2、摩擦力的大小不變化,所以W=-Ff(x1+x2+x3+),所以有W=-mg2L=-2mgL。,知識點一,知識點二,知識點三,知識歸納 1.恒力的功 功的公式W=Flcos ,只適用于恒力做功。即F為恒力,l是物體相對地面的位移,流程圖如下:,知識點一,知識點二,知識點三,2.變力做功的計算 (1)將變力做功轉(zhuǎn)化為恒力做功。 當力的大小不變,而方向始終與運動方向相同或相反時,這類力的功等于力和路程的乘積。 (2)當變力做功的功率P一定時,如機車恒定功率啟動,可用W=Pt求功。 (3)用平均力求功:若力F隨位移x線性變化,則可以用一段位移內(nèi)的平均力求功,如將勁度系數(shù)為k的彈簧拉長x時,克服彈力做的

3、功,知識點一,知識點二,知識點三,典例剖析 【例1】 一個勁度系數(shù)為k的輕彈簧,它的彈力大小與其伸長量的關系如圖所示。彈簧一端固定在墻壁上,在另一端沿彈簧的軸線施一水平力將彈簧拉長,求在彈簧由原長開始到伸長量為x1過程中拉力所做的功。如果繼續(xù)拉彈簧,在彈簧的伸長量由x1增大到x2的過程中,拉力又做了多少功?,知識點一,知識點二,知識點三,解析:在拉彈簧的過程中,拉力的大小始終等于彈簧彈力的大小,根據(jù)胡克定律可知,拉力與拉力的作用點的位移x(等于彈簧的伸長量)成正比,即F=kx。F-x關系圖象如圖所示: 由圖可知AOx1的面積在數(shù)值上等于把彈簧拉伸x1的過程中拉力所做的功,,知識點一,知識點二

4、,知識點三,規(guī)律方法 圖象法求解變力做功的方法 (1)圖象類型:力位移圖象(F-x圖象),即所給圖象是作用力隨位移的變化關系,如圖甲、乙所示: (2)求解方法:對于方向在一條直線上,大小隨位移變化的力,作出F-x圖象(或根據(jù)已給圖象),求出圖線與x坐標軸所圍成的“面積”,就求出了變力所做的功。,知識點一,知識點二,知識點三,變式訓練1 在水平面上,有一彎曲的槽道AB,由半徑分別為 和R的兩個半圓構(gòu)成。如圖所示,現(xiàn)用大小恒為F的拉力將一光滑小球從A點拉至B點,若拉力F的方向時時刻刻均與小球運動方向一致,則此過程中拉力所做的功為() A.0 B.FR D.2FR,知識點一,知識點二,知識點三,解

5、析:小球受的拉力F在整個過程中大小不變,方向時刻變化,是變力。但是,如果把圓周分成無數(shù)微小的弧段,每一小段可近似看成直線,拉力F在每一小段上方向不變,每一小段上可用恒力做功的公式計算,然后將各段做功累加起來。設每一小段的長度分別為l1,l2,l3ln,拉力在每一段上做的功W1=Fl1,W2=Fl2Wn=Fln,拉力在 答案:C,知識點一,知識點二,知識點三,問題導引 如圖所示,物體A放在長為L的木板B的右端,現(xiàn)用力F向右拉木板。(1)若物體A相對木板B滑動,當B前進x時,物體A從木板B左端滑下,滑動摩擦力為Ff,求摩擦力分別對A、B做了多少功?這一對滑動摩擦力做功的總和為多少?(2)若物體A相

6、對木板B沒有滑動,當B前進x時,物體A受的靜摩擦力為Ff,求摩擦力分別對A、B做了多少功?這一對靜摩擦力做功的總和為多少? 要點提示(1)滑動摩擦力對A做的功為Ff(x-L),對B做的功為-Ffx,這兩個摩擦力做功的總和為-FfL。(2)靜摩擦力對A做的功為Ffx,對B做的功為-Ffx,這兩個摩擦力做功的總和為0。,知識點一,知識點二,知識點三,知識歸納 1.不論是靜摩擦力,還是滑動摩擦力都可以是動力也可以是阻力,也可能與位移方向垂直,所以不論是靜摩擦力,還是滑動摩擦力既可以對物體做正功,也可以對物體做負功,還可能不對物體做功。 (1)靜摩擦力做功:若物體在傾斜的傳送帶上隨傳送帶一起向上運動,

7、靜摩擦力做正功,若隨傳送帶一起勻速向下運動,靜摩擦力做負功;在粗糙的水平圓盤上的物體隨圓盤做勻速圓周運動時,靜摩擦力提供向心力,不做功。,知識點一,知識點二,知識點三,(2)滑動摩擦力做功:如圖所示,當將物體輕輕放在運動的傳送帶上時,滑動摩擦力對物體做正功;當傳送帶不動,物體沖上傳送帶時,滑動摩擦力對物體做負功;當物體在地面上滑動時,地面受到的滑動摩擦力不做功。 2.一對相互作用的靜摩擦力等大反向且物體之間相對靜止,即兩個物體的對地位移相同,由W=Flcos 可判斷兩個相互作用的靜摩擦力做功的總和為零。 3.一對相互作用的滑動摩擦力等大反向但物體之間相對滑動,即兩個物體的對地位移不相同,由W=

8、Flcos 可判斷兩個相互作用的滑動摩擦力做功的總和不為零。,知識點一,知識點二,知識點三,畫龍點睛 相互作用的一對滑動摩擦力中至少有一個做負功,兩力所做的功的總和一定為負值。而相互作用的一對靜摩擦力所做的總功一定等于零。,知識點一,知識點二,知識點三,典例剖析 【例2】質(zhì)量為M的木板放在光滑水平面上,如圖所示。一個質(zhì)量為m的滑塊以某一速度沿木板表面從A點滑至B點,在木板上前進了l,同時 木板前進了x,若滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)為,求摩擦力對滑塊、對木板所做的功各為多少?滑動摩擦力對滑塊、木板做的總功是多少?,知識點一,知識點二,知識點三,解析:由題圖可知,木板的位移為lM=x時,滑塊的位移為

9、lm=l+x,m與M之間的滑動摩擦力Ff=mg。由公式W=Flcos 可得,摩擦力對滑塊所做的功為Wm=mglmcos 180=-mg(l+x),負號表示做負功。摩擦力對木板所做的功為WM=mglM=mgx。這對滑動摩擦力做的總功:W=Wm+WM=-mg(l+x)+mgx=-mgl。 答案:-mg(l+x)mgx-mgl,知識點一,知識點二,知識點三,變式訓練2 如圖所示,A、B兩物體疊放在一起,A被不可伸長的細繩水平系于左墻上,B在拉力F作用下,向右勻速運動,在此過程中,A、B間的摩擦力做功情況是() A.對A、B都做負功 B.對A、B都不做功 C.對A不做功,對B做負功 D.對A做正功,對

10、B做負功 答案:C,知識點一,知識點二,知識點三,問題導引 如圖所示,小明同學在一個90 m長,高5 m的斜坡底端,騎自行車由靜止開始加速向上爬,假定他的運動是勻加速運動,用30 s的時間爬到坡頂,且已知小明和車的總質(zhì)量為54 kg,所受摩擦阻力為19.2 N,g取10 m/s2。 (1)小明同學在爬坡過程中的功率是多大?該功率是指哪個力的功率?是平均功率還是瞬時功率? (2)小明同學在爬到坡頂時的功率是多大?該功率是平均功率還是瞬時功率?,知識點一,知識點二,知識點三,知識點一,知識點二,知識點三,知識歸納 1. 一般用來計算平均功率,而P=Fv一般計算瞬時功率,此時v為瞬時速度;但當v

11、為平均速度時,也可計算平均功率。 2.應用公式P=Fv時需注意 (1)F與v方向在同一直線上時,P=Fv。 (2)F與v方向有一夾角時,P=Fvcos 。,知識點一,知識點二,知識點三,典例剖析 【例3】如圖甲所示,滑輪質(zhì)量、摩擦均不計,質(zhì)量為2 kg的物體在F作用下由靜止開始向上做勻加速運動,其速度隨時間的變化關系如圖乙所示,由此可知(g取10 m/s2)() A.物體加速度大小為2 m/s2 B.F的大小為21 N C.4 s末F的功率大小為42 W D.4 s內(nèi)F做功的平均功率為42 W,答案:C,1,2,3,4,1.以一定的速度豎直向上拋出一個小球,小球上升的最大高度為h,空氣的阻力大

12、小恒為F,則從拋出至落回出發(fā)點的過程中,空氣阻力對小球做的功為() A.0B.-Fh C.-2FhD.-4Fh 解析:從全過程看,空氣的阻力為變力,但將整個過程分為兩個階段:上升階段和下落階段,小球在每個階段受到的阻力都為恒力,且總是跟小球運動的方向相反,所以空氣阻力對小球總是做負功。全過程空氣阻力對小球做的功等于兩個階段所做功的代數(shù)和,即W=W上+W下=(-Fh)+(-Fh)=-2Fh?？諝庾枇?、摩擦阻力是一種特殊的力,在計算這種力做的功時,不可簡單地套用功的計算公式W=Flcos ,得出W=0的錯誤結(jié)論。從上面的正確結(jié)果可以看出:空氣阻力做的功在數(shù)值上等于阻力與全過程中小球路程的乘積。故選

13、C。 答案:C,1,2,3,4,2.一個物體在粗糙的水平面上運動,先使物體向右滑動距離l,再使物體向左滑動l,正好回到起點,來回所受摩擦力大小都為Ff,則整個過程中摩擦力做功為() A.0B.-2Ffl C.-FflD.無法確定 解析:由題意可知,物體運動過程可分兩段,兩段內(nèi)摩擦力做功均為負功,即W=-Ffl,則全程摩擦力所做的功W總=-2Ffl。 答案:B,1,2,3,4,3.如圖所示,在天花板上的O點系一根細繩,細繩的下端系一小球。將小球拉至細繩處于水平的位置,由靜止釋放小球,小球從位置A開始沿圓弧下落到懸點的正下方的B點的運動過程中,下面說法正確的是() A.小球受到的向心力大小不變 B

14、.細繩對小球的拉力對小球做正功 C.細繩的拉力對小球做功的功率為零 D.重力對小球做功的功率先變小后變大 解析:小球從A點運動到B點過程中,速度逐漸增大,由向心力 可知,向心力增大,故A錯誤;拉力的方向始終與小球的速度方向垂直,所以拉力對小球做功為零,功率為零,故B錯誤,C正確;該過程中重力的功率從0變化到0,應是先增大后減小,故D錯誤。 答案:C,1,2,3,4,4. 如圖所示,位于水平面上的物體A,在斜向上的恒定拉力作用下,由靜止開始向右做勻加速直線運動。已知物體質(zhì)量為10 kg,F的大小為100 N,方向與速度v的夾角為37,物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為 0.5.求:(sin 37=0.6,cos 37=0.8,g取10 m/s2) (1)運動開始2 s時拉力F對物體做功的功率是多大? (2)從運動開始,物體前進27 m過程中拉力對物體做功的功率。,1,2,3,4,答案:(1)960 W(2)720 W,