浙江專版2019版高考物理大一輪復(fù)習(xí)第五章機(jī)械能守恒定律第1課時(shí)功功率學(xué)案

1、一級(jí)功教學(xué)大綱要求知識(shí)含量考試要求準(zhǔn)備策略義務(wù)的再試一次追求守恒量能量b1.本章內(nèi)容往往以選擇題的形式出現(xiàn)，突出了功、功、動(dòng)能和動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒定律、能量守恒等。2.本章的內(nèi)容還可以結(jié)合牛頓運(yùn)動(dòng)定律、曲線運(yùn)動(dòng)等內(nèi)容，并以選擇題和計(jì)算題的形式出現(xiàn)。成就cc力量cc重力勢(shì)能cc彈性勢(shì)能bb動(dòng)能和動(dòng)能定理dd機(jī)械能守恒定律dd能量和能量守恒定律cd實(shí)驗(yàn)7:探索工作和物體速度變化之間的關(guān)系實(shí)驗(yàn)8:驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律一.優(yōu)點(diǎn)1.工作的兩個(gè)要素(1)作用在物體上的力；(2)物體在力的方向上的位移。2.公式：w=flcos _ _ (1)是力和位移方向之間的夾角，l是物體相對(duì)于地面的位移。(2)該公式僅

2、適用于恒力工作。3.工作的正面和負(fù)面角工作的正面和負(fù)面90力對(duì)物體做正功=90力對(duì)物體不起作用90力對(duì)物體做負(fù)功，或者說物體克服了這個(gè)力而做功。第二，權(quán)力1.定義：工作與完成工作所需時(shí)間的比率。2.物理意義：描述力作用于物體的速度。3.公式(1) p=，p是時(shí)間T的平均功率.(2)P=Fv(1) v是平均速度，p是平均功率。v是瞬時(shí)速度，p是瞬時(shí)功率。4.額定功率：機(jī)器正常工作時(shí)的最大功率輸出。5.實(shí)際功率：機(jī)器實(shí)際工作時(shí)的功率輸出。要求小于或等于額定功率。思考和判斷1.如果位移發(fā)生在物體受力時(shí)，力必須作用在物體上()2.滑動(dòng)摩擦必須對(duì)物體做負(fù)功()3.當(dāng)人們?cè)诘孛嫔闲凶邥r(shí)，靜摩擦對(duì)人們有積極

3、的作用()4.一個(gè)力對(duì)物體做負(fù)功，表明這個(gè)力一定會(huì)阻礙物體的運(yùn)動(dòng)()5.機(jī)器銘牌上標(biāo)明的功率表示機(jī)器的額定功率()6.汽車功率指的是合力7.當(dāng)汽車上坡時(shí)，駕駛員必須換擋，其目的是降低速度并獲得更大的牽引力()8.對(duì)于以恒定功率起動(dòng)的機(jī)車，發(fā)動(dòng)機(jī)在加速期間所做的功可由公式W=PT()計(jì)算測(cè)試中心一等獎(jiǎng)(c/c)關(guān)鍵突破首先，判斷是否做工作以及如何做積極和消極的工作1.看看力f的方向和位移l的方向之間的夾角，這通常用于恒力做功的情況。2.看看力的方向和速度的方向之間的角度，這通常用于曲線運(yùn)動(dòng)的情況。3.根據(jù)動(dòng)能的變化：動(dòng)能定理描述了外力做功與動(dòng)能變化之間的關(guān)系，即W=動(dòng)能的終點(diǎn)動(dòng)能的起點(diǎn)，當(dāng)動(dòng)能增

4、加時(shí)，正功由外力做功；當(dāng)動(dòng)能減少時(shí)，結(jié)合外力就做了負(fù)功。二、工作量的計(jì)算1.用恒力做功其中l(wèi)是相對(duì)于地面的位移2.做可變力的工作(1)利用動(dòng)能定理：w=mv-mv。(2)當(dāng)可變力的功率p不變時(shí)，w=pt可用于工作，如當(dāng)機(jī)車以恒定功率起動(dòng)時(shí)。(3)變力功轉(zhuǎn)化為恒力功；當(dāng)力的大小不變并且方向總是與運(yùn)動(dòng)方向相同或相反時(shí)，這種力的功等于力和距離的乘積(不是位移)。例如滑動(dòng)摩擦和空氣阻力。3.總工作量的計(jì)算(1)首先求出物體上的合力，然后求出合力的功。(2)首先求出每個(gè)力所做的功，然后求出每個(gè)功的代數(shù)和。第三，幾種常見作用力做功的特點(diǎn)1.一對(duì)作用力和反作用力的代數(shù)和不一定為零。這是因?yàn)楸M管一對(duì)相互作用力

5、大小相等，方向相反，但相互作用物體的位移是由它們的初速度和合力決定的(2)在相互摩擦的物體系統(tǒng)中，一對(duì)相互作用的滑動(dòng)摩擦力所做的總功與路徑有關(guān)，其值為負(fù)，其絕對(duì)值等于摩擦力與相對(duì)位移的乘積，即W=-FX相反，這意味著物體系統(tǒng)失去機(jī)械能，克服摩擦力做功，即 E損失=Q=FX相反(摩擦生熱)。(3)通過一對(duì)滑動(dòng)摩擦力做功過程中能量的轉(zhuǎn)換和傳遞：首先，一個(gè)物體的部分機(jī)械能傳遞給另一個(gè)物體；第二，部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，這是系統(tǒng)機(jī)械能的損失。典型案例分析例1如圖所示，自動(dòng)卸貨車仍在水平地面上。在液壓機(jī)的作用下，滑架與水平方向的夾角慢慢增大。在這個(gè)過程中，車廂內(nèi)的貨物始終是相對(duì)于車廂的。以下說法是正確的(

6、)A.貨物的靜摩擦力減小了B.地面向右與卡車產(chǎn)生水平摩擦C.貨物的支持為貨物做了積極的工作D.貨物的摩擦力對(duì)貨物產(chǎn)生負(fù)面作用解析貨物靜摩擦力F=mgin，增加，F(xiàn)增加，A是錯(cuò)誤的；根據(jù)力的方向與貨物運(yùn)動(dòng)方向的關(guān)系，支撐力做正功，但摩擦力不做功，C是正確的，D是錯(cuò)誤的；地面和卡車之間的摩擦力為零，b是錯(cuò)的。答案三【例2】如圖所示，質(zhì)量為m的球用一根長(zhǎng)而不可延伸的線懸掛在o點(diǎn)。當(dāng)球被拉到懸掛線偏離垂直方向的角度后，放開并在移動(dòng)t次后停在最低點(diǎn)。在時(shí)間t內(nèi)()A.球的重力功是mgl (1-cos)B.空氣阻力功為- mglcos C.作用在球上的合力是mglsin D.通過細(xì)線張力做功的力量是在球從

7、開始到停止的過程中，下降高度為h=l (1-cos )，所以球的重力對(duì)球的作用WG=mgl (1-cos )，所以選項(xiàng)a是正確的；開始和結(jié)束時(shí)的動(dòng)能都是0。根據(jù)動(dòng)能定理，從開始到停止作用在球上的合力為0，空氣阻力作用在球上，WF=-WG=-MGL (1-COS)，所以選項(xiàng)B和C是錯(cuò)誤的；因?yàn)榫€的張力總是垂直于運(yùn)動(dòng)方向，線的張力不起作用，線的張力的冪是0，所以選項(xiàng)D是錯(cuò)誤的?；卮鹨皇纠?如圖所示，木塊A和木塊B堆疊在光滑的水平面上，它們并不光滑。用水平力F拉B，這樣A和B可以一起沿著光滑的水平面加速。假設(shè)甲和乙之間的摩擦力是F，那么下面的說法是錯(cuò)誤的()A.f對(duì)B有積極作用，對(duì)a沒有作用B.f對(duì)

8、B做負(fù)面的工作，對(duì)a做正面的工作碳纖維對(duì)甲不起作用，但對(duì)乙卻有負(fù)面作用d . f . 0在由A和b組成的系統(tǒng)上工作解析地說，A和B沿著一個(gè)光滑的水平面一起加速，它們的位移相等。F作用在B上，但不作用在A上，A和B加速向前并向力F的方向運(yùn)動(dòng)。從W=FL可以看出，F(xiàn)對(duì)B做正功，對(duì)A不做功，所以選項(xiàng)A是正確的。乙對(duì)甲的摩擦力是右的，甲對(duì)乙的摩擦力是左的，位移水平是右的。從W=F cos可知，F(xiàn)對(duì)B做負(fù)功，對(duì)A做正功，選項(xiàng)B是正確的，C是錯(cuò)誤的；當(dāng)f適用于a且WB=-fl時(shí)，W=wa WB=0，因此f不適用于由a和b組成的系統(tǒng)，選項(xiàng)d是正確的。答案三方法概述(1)計(jì)算功時(shí)，要判斷是恒力作功還是變力作功

9、，然后根據(jù)相應(yīng)的方法求解。(2)熟悉各種力量作功的特點(diǎn)是掌握能量觀點(diǎn)處理未來問題的關(guān)鍵。用于培訓(xùn)1.一個(gè)人從1樓乘電梯到20樓，在這個(gè)過程中經(jīng)歷了先加速，然后勻速加速，再減速的運(yùn)動(dòng)過程，那么電梯對(duì)人的支撐所做的功就是()A.加速時(shí)做正功，勻速時(shí)不做功，減速時(shí)做負(fù)功B.加速時(shí)做正功，加速和減速時(shí)做負(fù)功C.做積極的工作D.問題中的條件是不充分的，不可能計(jì)算出孩子在球上做了多少工作據(jù)分析，兒童踢球的力量是瞬時(shí)的，只有當(dāng)兒童的腳與球接觸時(shí)，這種力量才作用于球。把足球向前推2米不是10 N的恒力，所以A是錯(cuò)的；同樣，根據(jù)工作的定義，乙和丙是錯(cuò)誤的；孩子們踢球時(shí)對(duì)球所做的功被轉(zhuǎn)換成球所增加的能量(動(dòng)能)，

10、這表明他們獲得了初始速度v0并沿著地面前進(jìn)。因?yàn)閱栴}中的初始速度無法計(jì)算，而且踢球力作用在球上時(shí)球移動(dòng)的距離未知，所以不可能計(jì)算出孩子在球上做了多少功，d是正確的。答案D3.如圖所示，在大小相同、方向不同的力F的作用下，同一物體在光滑的水平面上移動(dòng)相同的位移X。在兩種情況下，力所做的功分別為Wa和Wb。以下說法是正確的()A.Wa=Wb . B . Wa=-WbC.WaWbD。WaWb功的解析公式表明wa=fxcos30，WB=fxcos30，a是正確的。回答一測(cè)試站點(diǎn)2電源(c/c)關(guān)鍵突破解決權(quán)力需要注意的三個(gè)問題1.首先，有必要澄清所需功率是平均功率還是瞬時(shí)功率；2.平均功率對(duì)應(yīng)于一段時(shí)

11、間(或過程)，應(yīng)該清楚哪個(gè)力是在哪個(gè)時(shí)間段(或過程)做功的平均功率；3.當(dāng)計(jì)算瞬時(shí)功率時(shí)，應(yīng)該清楚哪個(gè)力是在哪個(gè)時(shí)刻(或狀態(tài))的功率。典型案例分析示例(溫州，2017年年中)如果一個(gè)質(zhì)量為m的球自由落體運(yùn)動(dòng)，那么在第一個(gè)t秒內(nèi)對(duì)其做功的平均重力功率和在t秒結(jié)束時(shí)做功的瞬時(shí)重力功率分別為(球在t秒結(jié)束時(shí)未著地) ()A.=mg2t2，P=mg2t2B.=mg2t2，P=mg2t2C.=mg2t，P=mg2tD.=mg2t，P=2mg2t分析在最初t秒內(nèi)重力做功的平均功率=mg2t重力的瞬時(shí)功率在t秒結(jié)束時(shí)起作用P=Fv=mggt=mg2t .因此，c是正確的。答案三方法概述計(jì)算功率時(shí)應(yīng)注意的問題

12、(1)首先，需要指定功率是平均功率還是瞬時(shí)功率，并且對(duì)應(yīng)于某一過程的功率是平均功率，對(duì)應(yīng)于某一時(shí)刻的功率是瞬時(shí)功率。(2)計(jì)算功率時(shí)，注意F和V之間的夾角的影響。用于培訓(xùn)1.(浙江，2015年10月)運(yùn)動(dòng)中的快艇阻力與速度的平方成正比(即FF=Kv2)。如果油箱里有20升燃油，當(dāng)快艇以10米/秒的恒定速度行駛時(shí)，它仍能行駛40公里；假設(shè)快艇引擎的效率保持不變，快艇仍能以20米/秒的恒定速度行駛A.80公里B.40公里C.10公里D.5公里解析發(fā)動(dòng)機(jī)功率p=ffv=kv3，時(shí)間t1=4 000 s當(dāng)以10 m/s的恒定速度行駛4 0公里時(shí)，總功是恒定的，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的有用功是相等的，即kvt1=k

13、vt2，T2=500 s，x2=v2t2=10 000 m=10公里。答案三2.如圖所示，質(zhì)量為m的球從a點(diǎn)以初始速度v0水平拋出，并垂直于斜面b點(diǎn)處的斜面落下。假設(shè)斜面的傾角為，重力加速度為g，則可求出：(1)當(dāng)球落到斜坡上的b點(diǎn)時(shí)，重力的瞬時(shí)功率是多少？(2)在從甲到乙的過程中，重力的平均功率是多少？分析(1)球落在斜面上的速度被正交分解。如圖所示，球的垂直分速度是vy=，所以球落在B點(diǎn)的斜面上時(shí)，重力作功的瞬時(shí)功率是p=mgvy=。(2)從甲到乙過程中重力功的平均功率為=mgy=mg(0+vy)=.答案(1) (2)3.風(fēng)力發(fā)電是一種環(huán)保的獲取電能的方式。圖為風(fēng)力發(fā)電廠的外觀。每個(gè)風(fēng)力渦

14、輪機(jī)的設(shè)計(jì)功率為40千瓦。風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率約為20%，空氣密度為1.29 kg/m3，局部水平風(fēng)速約為10 m/s。風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片長(zhǎng)度需要多長(zhǎng)才能滿足設(shè)計(jì)要求？(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)從解析上講，如果葉片長(zhǎng)度為x，轉(zhuǎn)換成電能的氣柱為半徑為x的圓柱體，產(chǎn)生的電能p= X2V3，則x=m=9.9m。一根據(jù)牛頓第二定律，f-mg=ma，起重機(jī)的拉力為f=mg ma=11 000n。貨物的移動(dòng)距離為1=2=0.5米。功是w=fl=5 500 j，所以d是正確的。答案D2.船以15米/秒的恒定速度直線航行，其阻力為1.2107牛頓，發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際功率為()A.1.8105千瓦B.9.0104千瓦直流8.0104千瓦直流8.0103千瓦解析船勻速運(yùn)動(dòng)，牽引力等于阻力，所以p=Fv=1.210715w=1.8105kw，a是正確的?；卮鹨?.當(dāng)汽車在兩個(gè)不同的水平道路上以相同的功率行駛時(shí)，阻力是汽車重量的k1和k2倍，最大速度是v1和v2，