2018_2019学年高中物理第3章动能的变化与机械功习题课功与功率课件沪科版必修2.ppt

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1、习题课 功与功率,第3章 动能的变化与机械功,学习目标,1.熟练掌握恒力做功的计算方法. 2.能够分析摩擦力做功的情况，并会计算一对摩擦力对两物体所做的功. 3.能区分平均功率和瞬时功率.,内容索引,重点探究 启迪思维 探究重点,达标检测 检测评价 达标过关,重点探究,1.恒力的功 功的公式WFscos ，只适用于恒力做功.即F为恒力，s是物体相对地面的位移，流程图如下：,一、功的计算,2.变力做功的计算 (1)将变力做功转化为恒力做功. 在曲线运动或有往复的运动中，当力的大小不变，而方向始终与运动方向相同或相反时，这类力的功等于力和路程的乘积，力F与v同向时做正功，力F与v反向时做负功. (

2、2)当变力做功的功率P一定时，如机车恒定功率启动，可用WPt求功.,图1,例1 在水平面上，有一弯曲的槽道AB，由半径分别为和R的两个半圆构成.如图2所示，现用大小恒为F的拉力将一光滑小球从A点拉至B点，若拉力F的方向总是与小球运动方向一致，则此过程中拉力所做的功为 A.零 B.FR,图2,答案,解析,解析 小球受到的拉力F在整个过程中大小不变，方向时刻变化，是变力.但是，如果把圆周分成无数微小的弧段，每一小段可近似看成直线，拉力F在每一小段上方向不变，每一小段上可用恒力做功的公式计算，然后将各段做功累加起来.设每一小段的长度分别为l1，l2，l3ln，拉力在每一段上做的功W1Fl1，W2Fl

3、2WnFln，拉力在整个过程中所做 的功WW1W2WnF(l1l2ln),例2 某人利用如图3所示的装置，用100 N的恒力F作用于不计质量的细绳的一端，将物体从水平面上的A点移到B点.已知130，237，h1.5 m，不计滑轮质量及绳与滑轮间的摩擦.求绳的拉力对物体所做的功(sin 370.6，cos 370.8).,图3,答案,解析,答案 50 J,解析 由于不计绳与滑轮的质量及摩擦，所以恒力F做的功和绳对物体的拉力做的功相等.本题可以通过求恒力F所做的功求出绳对物体的拉力所做的功.由于恒力F作用在绳的端点，故需先求出绳的端点的位移s，再求恒力F做的功. 由几何关系知，绳的端点的位移为 在

4、物体从A移到B的过程中，恒力F做的功为WFs1000.5 J50 J. 故绳的拉力对物体所做的功为50 J.,1.无论是静摩擦力还是滑动摩擦力，都可以做正功，也可以做负功，或者不做功.如下面几个实例： (1)如图4所示，在一与水平方向夹角为的传送带上， 有一袋水泥相对于传送带静止. 当水泥随传送带一起匀速向下运动时，静摩擦力f对水 泥做负功；当水泥随传送带一起匀速向上运动时，静 摩擦力f对水泥做正功.,二、摩擦力做功的特点,图4,(2)如图5所示，人和物体随圆盘一起做匀速圆周运动，人和物体受到的静摩擦力的方向始终与运动方向垂直，不做功. (3)如图6所示，汽车加速行驶时，若车上的货物相对车向后

5、发生了滑动，则货物受到的滑动摩擦力f方向向前，与货物相对于地的位移方向相同，对货物做正功. 2.一对相互作用的静摩擦力做功的代数和一定为零，如果一个做了W的正功，另一个必做W的负功.,图5,图6,3.一对相互作用的滑动摩擦力做功的代数和一定是负值.,例3 质量为M的木板放在光滑水平面上，如图7所示.一个质量为m的滑块以某一初速度沿木板表面从A点滑至B点，在木板上前进了l，同时木板前进了s，若滑块与木板间的动摩擦因数为，求摩擦力对滑块、对木板所做的功各为多少？滑动摩擦力对滑块、木板做的总功为多少？,答案 mg(ls) mgs mgl,答案,图7,解析,解析 由题图可知，木板的位移为sMs时，滑块

6、的对地位移为smls，m与M之间的滑动摩擦力fmg. 由公式WFscos 可得，摩擦力对滑块所做的功为Wmmgsmcos 180mg(ls)，负号表示做负功. 摩擦力对木板所做的功为WMmgsMmgs. 滑动摩擦力做的总功为WWmWMmg(ls)mgsmgl,针对训练 在光滑的水平地面上有质量为M的长木板A，如图8所示，木板上放一质量为m的物体B，A、B之间的动摩擦因数为.今在物体B上加一水平恒力F，B和A发生相对滑动，经过时间t，B未滑离木板A. (1)求摩擦力对A所做的功；,解析,答案,图8,解析 木板A在滑动摩擦力的作用下，向右做匀加速直线运动，由牛顿第二定律得mgMaA，,因为摩擦力f

7、的方向和位移sA的方向相同，即对A做正功，,(2)求摩擦力对B所做的功；,解析,答案,解析 物体B在水平恒力F和摩擦力f的合力作用下向右做匀加速直线运动，设B的加速度为aB，由牛顿第二定律得FmgmaB,摩擦力f的方向和位移sB的方向相反，所以f对B做负功，,(3)若木板A固定，求B对A的摩擦力对A做的功.,解析,答案,解析 若长木板A固定，则A的位移sA0，所以摩擦力对A做功为0，即对A不做功.,答案 0,三、功率的计算,2.瞬时功率的计算：计算瞬时功率只能用PFvcos 求解，其中为力F与速度v的夹角.,例4 (多选)质量为m的物体静止在光滑水平面上，从t0时刻开始受到水平力的作用.水平力

8、F与时间t的关系如图9所示，力的方向保持不变，则,图9,答案,解析,1.两种启动方式的过程分析,四、机车的两种启动方式,2.机车启动问题中几个物理量的求法,例5 汽车发动机的额定功率为60 kW，汽车的质量为5 t，汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重的0.1倍，g取10 m/s2. (1)汽车保持额定功率不变从静止启动后： 汽车所能达到的最大速度是多大？,答案 12 m/s,解析 汽车运动中所受的阻力f0.1mg0.1510310 N5103 N 汽车保持额定功率启动时，做加速度逐渐减小的加速运动，当加速度减小到零时，速度达到最大. 此时汽车的牵引力F1f5103 N,答案,解析,当汽车的速度

9、为6 m/s时加速度为多大？,答案 1 m/s2,答案,解析,由牛顿第二定律得F2fma,(2)若汽车从静止开始，保持以0.5 m/s2的加速度做匀加速直线运动，这一过程能维持多长时间？,答案 16 s,答案,解析,解析 当汽车以恒定加速度0.5 m/s2匀加速运动时，设汽车的牵引力为F3，由牛顿第二定律得F3fma 即F3Ffma5103 N51030.5 N7.5103 N 汽车匀加速运动时，其功率逐渐增大，当功率增大到等于额定功率时，匀加速运动结束，此时汽车的速度,分析机车启动问题，要注意几个关系(以水平路面行驶为例)： (1)抓住两个核心方程：牛顿第二定律方程Ffma联系着力和加速度，

10、PFv联系着力和速度.一般解题流程为：已知加速度(2)注意两个约束条件：若功率P一定，则牵引力F随速度v的变化而变化，若加速度a(即牵引力F)一定，则功率P随速度v的变化而变化.,达标检测,1.(功的计算)一物体在运动中受水平拉力F的作用，已知F随运动距离s的变化情况如图10所示，则在这个运动过程中F做的功为 A.4 J B.18 J C.20 J D.22 J,答案,解析,1,2,3,4,图10,1,2,3,4,解析 方法一 由题图可知F在整个过程中做功分为三个小过程，分别做功为 W122 J4 J，W212 J2 J W344 J16 J， 所以WW1W2W34 J(2)J16 J18 J

11、. 方法二 Fs图像中图线与s轴所围成的面积表示做功的多少，s轴上方为正功，下方为负功，总功为三部分的代数和，即(222144)J18 J，B正确.,2.(摩擦力做功的特点)如图11所示，平板车放在光滑水平面上，一个人从车的左端加速向右端跑动，设人受到的摩擦力为f，平板车受到的摩擦力为f，下列说法正确的是 A.f、f均做负功 B.f、f均做正功 C.f做正功，f做负功 D.因为是静摩擦力，f、f做功均为零,答案,解析,1,2,3,4,图11,解析 人在移动过程中，人对车的摩擦力向左，车向后退，故人对小车的摩擦力做正功；但对于人来说，人在蹬车过程中，人受到的其实是静摩擦力，方向向右，位移也向右，

12、故摩擦力对人做的功是正功，选项B正确.,1,2,3,4,3.(功率的计算)如图12所示，质量为2 kg的物体以10 m/s的初速度水平抛出，经过2 s落地.取g10 m/s2.关于重力做功的功率，下列说法正确的是 A.下落过程中重力的平均功率是400 W B.下落过程中重力的平均功率是100 W C.落地前的瞬间重力的瞬时功率是400 W D.落地前的瞬间重力的瞬时功率是200 W,图12,答案,解析,1,2,3,4,1,2,3,4,4.(机车启动问题)一辆汽车在水平路面上由静止启动，在前5 s内做匀加速直线运动，5 s末达到额定功率，之后保持额定功率运动，其vt图像如图13所示.已知汽车的质量为m2103 kg，汽车受到地面的阻力为车重的 倍，g取10 m/s2，则 A.汽车在前5 s内的阻力为200 N B.汽车在前5 s内的牵引力为6103 N C.汽车的额定功率为40 kW D.汽车的最大速度为20 m/s,解析,1,2,3,4,图13,答案,1,2,3,4,