《福建省長泰一中高三物理 第五章 第1講 功和功率復(fù)習(xí)課件 新人教版必修2》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《福建省長泰一中高三物理 第五章 第1講 功和功率復(fù)習(xí)課件 新人教版必修2（58頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第五章 功和功率 能的轉(zhuǎn)化與守恒第1講功和功率考點(diǎn)考點(diǎn)1 1功功1.1.做功的兩個(gè)要素做功的兩個(gè)要素(1)(1)作用在物體上的作用在物體上的_._.(2)(2)物體在物體在_上發(fā)生的位移上發(fā)生的位移. .2.2.公式：公式：W=_.W=_.(1)(1)是力與是力與_方向之間的夾角，方向之間的夾角，s s為物體對(duì)地的位移為物體對(duì)地的位移. .(2)(2)該公式只適用于該公式只適用于_做功做功. .力力力的方向力的方向FscosFscos位移位移恒力恒力1.1.判斷正、負(fù)功兩種常用的方法判斷正、負(fù)功兩種常用的方法(1)(1)根據(jù)力和位移方向之間的夾角判斷：此法常用于恒力做功根據(jù)力和位移方向之間的夾

2、角判斷：此法常用于恒力做功. .夾角夾角 功的正負(fù)功的正負(fù) 物理意義物理意義 02 W0 W0 力對(duì)物體做正功力對(duì)物體做正功 2 W0 WWWc cD.D.四種情況一樣大四種情況一樣大【解析】【解析】選選D.D.依據(jù)功的定義式依據(jù)功的定義式W=FscosW=Fscos，在本題的四種情況下，在本題的四種情況下，F(xiàn) F、s s、均相同，這樣四種情況下力均相同，這樣四種情況下力F F所做的功一樣大，故選項(xiàng)所做的功一樣大，故選項(xiàng)D D正確正確. .1.1.物理意義：描述力對(duì)物體物理意義：描述力對(duì)物體_._.2.2.公式：公式：(1)P= _(P(1)P= _(P為時(shí)間為時(shí)間t t內(nèi)的平均功率內(nèi)的平均功

3、率).).(2)P=_ (2)P=_ (為為F F與與v v的夾角的夾角).).3.3.額定功率：機(jī)械額定功率：機(jī)械_時(shí)的最大功率時(shí)的最大功率. .4.4.實(shí)際功率：機(jī)械實(shí)際功率：機(jī)械_時(shí)的功率，要求不能大于時(shí)的功率，要求不能大于_._.考點(diǎn)考點(diǎn)2 2功率功率做功的快慢做功的快慢WtFvcosFvcos正常工作正常工作實(shí)際工作實(shí)際工作額定功率額定功率1.1.平均功率的計(jì)算方法平均功率的計(jì)算方法(1)(1)利用利用(2)(2)利用利用 其中其中 為物體運(yùn)動(dòng)的平均速度為物體運(yùn)動(dòng)的平均速度. .2.2.瞬時(shí)功率的計(jì)算方法瞬時(shí)功率的計(jì)算方法(1)(1)利用公式利用公式P=FvcosP=Fvcos，其中

4、，其中v v為為t t時(shí)刻的瞬時(shí)速度時(shí)刻的瞬時(shí)速度. .(2)P=Fv(2)P=FvF F，其中，其中v vF F為物體的速度為物體的速度v v在力在力F F方向上的分速度方向上的分速度. .(3)P=F(3)P=Fv vvv，其中，其中F Fv v為物體受的外力為物體受的外力F F在速度在速度v v方向上的分力方向上的分力. .WP.tPF vcos，v兩個(gè)完全相同的小球兩個(gè)完全相同的小球A A、B B，在某一高度處以相同大小的初速度，在某一高度處以相同大小的初速度v v0 0分別沿水平方向和豎直方向拋出，不計(jì)空氣阻力，如圖所示，分別沿水平方向和豎直方向拋出，不計(jì)空氣阻力，如圖所示，則下列說

5、法正確的是則下列說法正確的是( )( )A.A.兩小球落地時(shí)速度相同兩小球落地時(shí)速度相同B.B.兩小球落地時(shí)，重力的瞬時(shí)功率相同兩小球落地時(shí)，重力的瞬時(shí)功率相同C.C.從開始運(yùn)動(dòng)至落地，重力對(duì)兩小球做的功相同從開始運(yùn)動(dòng)至落地，重力對(duì)兩小球做的功相同D.D.從開始運(yùn)動(dòng)至落地，重力對(duì)兩小球做功的平均功率相同從開始運(yùn)動(dòng)至落地，重力對(duì)兩小球做功的平均功率相同【解析】【解析】選選C.C.速度是矢量，因此速度要相同，必須大小和方向速度是矢量，因此速度要相同，必須大小和方向都相同；功和功率是標(biāo)量，重力對(duì)兩小球做功相同，兩小球落都相同；功和功率是標(biāo)量，重力對(duì)兩小球做功相同，兩小球落地時(shí)動(dòng)能相等，因而速度大小相

6、等，但由于初速度方向不同，地時(shí)動(dòng)能相等，因而速度大小相等，但由于初速度方向不同，落地時(shí)兩小球的速度方向不同，設(shè)速度方向與豎直方向夾角為落地時(shí)兩小球的速度方向不同，設(shè)速度方向與豎直方向夾角為，小球落地時(shí)重力的瞬時(shí)功率，小球落地時(shí)重力的瞬時(shí)功率P=mgvcosP=mgvcos，由于兩小球的速，由于兩小球的速度與重力的夾角不同，重力的瞬時(shí)功率不同，故度與重力的夾角不同，重力的瞬時(shí)功率不同，故A A、B B錯(cuò)誤，錯(cuò)誤，C C正正確；由于確；由于A A小球平拋、小球平拋、B B小球豎直上拋，運(yùn)動(dòng)時(shí)間不同，故重力小球豎直上拋，運(yùn)動(dòng)時(shí)間不同，故重力對(duì)兩小球做功的平均功率不相同，對(duì)兩小球做功的平均功率不相同，

7、D D錯(cuò)誤錯(cuò)誤. .1.1.機(jī)車的輸出功率：機(jī)車的輸出功率：P=Fv.P=Fv.其中其中F F為機(jī)車的牽引力，勻速行駛時(shí)，牽引力為機(jī)車的牽引力，勻速行駛時(shí)，牽引力_阻力阻力. .2.2.兩種常見的起動(dòng)方式兩種常見的起動(dòng)方式(1)(1)以恒定功率起動(dòng)：機(jī)車的加速度以恒定功率起動(dòng)：機(jī)車的加速度_，達(dá)到，達(dá)到_時(shí)，加速度為零時(shí)，加速度為零. .(2)(2)以恒定加速度起動(dòng)：機(jī)車的功率以恒定加速度起動(dòng)：機(jī)車的功率_，達(dá)到額定功率，達(dá)到額定功率后，加速度后，加速度_，當(dāng)加速度減小到零時(shí)，速度，當(dāng)加速度減小到零時(shí)，速度_._.考點(diǎn)考點(diǎn)3 3 機(jī)車的起動(dòng)機(jī)車的起動(dòng)等于等于逐漸減小逐漸減小最大速度最大速度逐漸

8、增大逐漸增大逐漸減小逐漸減小最大最大1.1.兩種啟動(dòng)方式比較兩種啟動(dòng)方式比較2.2.三個(gè)重要關(guān)系式三個(gè)重要關(guān)系式(1)(1)無論哪種運(yùn)行過程，機(jī)車的最大速度都等于其勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的無論哪種運(yùn)行過程，機(jī)車的最大速度都等于其勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度，即速度，即 ( (式中式中F Fminmin為最小牽引力，其值等于阻力為最小牽引力，其值等于阻力F F阻阻).).(2)(2)機(jī)車以恒定加速度起動(dòng)的運(yùn)動(dòng)過程中，勻加速過程結(jié)束時(shí)，機(jī)車以恒定加速度起動(dòng)的運(yùn)動(dòng)過程中，勻加速過程結(jié)束時(shí)，功率最大，速度不是最大，此時(shí)功率最大，速度不是最大，此時(shí)(3)(3)機(jī)車以恒定功率運(yùn)行時(shí)，牽引力做的功機(jī)車以恒定功率運(yùn)行時(shí)，牽引力做的功

9、W=Pt.W=Pt.由動(dòng)能定理：由動(dòng)能定理：Pt-FPt-F阻阻s=Es=Ek k. .此式經(jīng)常用于求解機(jī)車以恒定功率起動(dòng)過程的位此式經(jīng)常用于求解機(jī)車以恒定功率起動(dòng)過程的位移大小移大小. .mminPPvFF阻mPPvv.FF阻汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為P P1 1，它在水平路，它在水平路面上行駛時(shí)受到的阻力面上行駛時(shí)受到的阻力f f大小恒定，汽車在大小恒定，汽車在水平路面上由靜止開始做直線運(yùn)動(dòng)，最大水平路面上由靜止開始做直線運(yùn)動(dòng)，最大車速為車速為v.v.汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率隨時(shí)間變汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率隨時(shí)間變化的圖象如圖所示化的圖象如圖所示. .則則( )( )A.A.開始

10、汽車做勻加速運(yùn)動(dòng)，開始汽車做勻加速運(yùn)動(dòng)，t t1 1時(shí)刻速度達(dá)到時(shí)刻速度達(dá)到v v，然后做勻速直線，然后做勻速直線運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)B.B.開始汽車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，開始汽車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，t t1 1時(shí)刻后做加速度逐漸減小的時(shí)刻后做加速度逐漸減小的直線運(yùn)動(dòng)，速度達(dá)到直線運(yùn)動(dòng)，速度達(dá)到v v后做勻速直線運(yùn)動(dòng)后做勻速直線運(yùn)動(dòng)C.C.開始時(shí)汽車牽引力逐漸增大，開始時(shí)汽車牽引力逐漸增大，t t1 1時(shí)刻牽引力與阻力大小相等時(shí)刻牽引力與阻力大小相等D.D.開始時(shí)汽車牽引力恒定，開始時(shí)汽車牽引力恒定，t t1 1時(shí)刻牽引力與阻力大小相等時(shí)刻牽引力與阻力大小相等【解析】【解析】選選B.B.根據(jù)汽車恒力起動(dòng)時(shí)做勻加

11、速直線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，根據(jù)汽車恒力起動(dòng)時(shí)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，加速度不變，速度與時(shí)間成正比，則汽車功率與時(shí)間成正比加速度不變，速度與時(shí)間成正比，則汽車功率與時(shí)間成正比.t.t1 1時(shí)間內(nèi)題圖符合這種運(yùn)動(dòng)功率變化，在時(shí)間內(nèi)題圖符合這種運(yùn)動(dòng)功率變化，在t t1 1時(shí)刻后達(dá)到額定功率，時(shí)刻后達(dá)到額定功率，速度繼續(xù)增大，牽引力減小，加速度減小，汽車加速度為零時(shí)，速度繼續(xù)增大，牽引力減小，加速度減小，汽車加速度為零時(shí)，速度達(dá)到最大值速度達(dá)到最大值v v，此時(shí)牽引力等于阻力，此時(shí)牽引力等于阻力，B B對(duì)對(duì). .熱點(diǎn)考向熱點(diǎn)考向1 1 用用“化變?yōu)楹惴ɑ優(yōu)楹惴ā鼻蠼庾兞ψ龅墓η蠼庾兞ψ龅墓Α纠C【例證1 1

12、】用鐵錘將一鐵釘擊入木塊，設(shè)木塊對(duì)鐵釘?shù)淖枇εc鐵用鐵錘將一鐵釘擊入木塊，設(shè)木塊對(duì)鐵釘?shù)淖枇εc鐵釘進(jìn)入木塊內(nèi)的深度成正比，即釘進(jìn)入木塊內(nèi)的深度成正比，即f=kx(f=kx(其中其中x x為鐵釘進(jìn)入木塊的為鐵釘進(jìn)入木塊的深度深度).).在鐵錘擊打第一次后，鐵釘進(jìn)入木塊的深度為在鐵錘擊打第一次后，鐵釘進(jìn)入木塊的深度為d.d.(1)(1)求鐵錘對(duì)鐵釘做功的大小；求鐵錘對(duì)鐵釘做功的大小；(2)(2)若鐵錘對(duì)鐵釘每次做功相等，求擊打第二次時(shí)，鐵釘還能進(jìn)若鐵錘對(duì)鐵釘每次做功相等，求擊打第二次時(shí)，鐵釘還能進(jìn)入的深度入的深度. .【解題指南】【解題指南】解答本題應(yīng)注意以下兩個(gè)方面：解答本題應(yīng)注意以下兩個(gè)方面：(

13、1)(1)鐵錘對(duì)鐵釘做的功全部用于克服阻力做功鐵錘對(duì)鐵釘做的功全部用于克服阻力做功. .(2)(2)鐵釘所受阻力與鐵釘進(jìn)入木塊的深度的關(guān)系鐵釘所受阻力與鐵釘進(jìn)入木塊的深度的關(guān)系. .【自主解答】【自主解答】(1)(1)第一次擊入的深度為第一次擊入的深度為d,d,則阻力則阻力f=kd,f=kd,此過程鐵釘克服阻力所做的功：此過程鐵釘克服阻力所做的功：故鐵錘對(duì)鐵釘做的功為故鐵錘對(duì)鐵釘做的功為 (2)(2)設(shè)擊打第二次后，鐵釘進(jìn)入木塊的總深度為設(shè)擊打第二次后，鐵釘進(jìn)入木塊的總深度為dd，此時(shí)阻力，此時(shí)阻力為為f=kdf=kd則第二次擊打鐵釘?shù)倪^程中，鐵釘克服阻力所做的功則第二次擊打鐵釘?shù)倪^程中，鐵釘

14、克服阻力所做的功20f1Wdkd2221kd2ff1Wddk dd (dd)22 又因鐵錘對(duì)鐵釘每次做功相同，又因鐵錘對(duì)鐵釘每次做功相同，故有：故有：故擊打第二次時(shí)，鐵釘還能進(jìn)入木塊的深度故擊打第二次時(shí)，鐵釘還能進(jìn)入木塊的深度d=d-d=( -1)dd=d-d=( -1)d答案：答案：211 kdk dd (dd)22d2d 解 得 ：2 211kd 221 d2【總結(jié)提升】【總結(jié)提升】“化變?yōu)楹惴ɑ優(yōu)楹惴ā鼻蠊m用的兩種情況求功適用的兩種情況(1)(1)若力的大小改變，方向不變，且力的大小與物體的位移大若力的大小改變，方向不變，且力的大小與物體的位移大小成正比，則此力做的功可用小成正比，則

15、此力做的功可用W= W= 求解求解. .(2)(2)若力的方向時(shí)刻變化，但力沿運(yùn)動(dòng)方向的分力大小不變時(shí)，若力的方向時(shí)刻變化，但力沿運(yùn)動(dòng)方向的分力大小不變時(shí)，可用可用W=FW=Fx xl( (其中其中F Fx x為力為力F F在運(yùn)動(dòng)方向的分力，在運(yùn)動(dòng)方向的分力，l為物體運(yùn)動(dòng)的路為物體運(yùn)動(dòng)的路程程) )來求功來求功. .Fs【變式訓(xùn)練】【變式訓(xùn)練】如圖所示，一質(zhì)量為如圖所示，一質(zhì)量為m=2.0 kgm=2.0 kg的的物體從半徑為物體從半徑為R=5.0 mR=5.0 m的圓弧軌道的的圓弧軌道的A A端，在拉端，在拉力作用下沿圓弧緩慢運(yùn)動(dòng)到力作用下沿圓弧緩慢運(yùn)動(dòng)到B B端端( (圓弧圓弧ABAB在豎

16、直在豎直平面內(nèi)平面內(nèi)).).拉力拉力F F大小不變始終為大小不變始終為15 N,15 N,方向始終方向始終與物體在該點(diǎn)的切線成與物體在該點(diǎn)的切線成3737角角. .圓弧所對(duì)應(yīng)的圓圓弧所對(duì)應(yīng)的圓心角為心角為4545,BO,BO邊為豎直方向邊為豎直方向. .求這一過程中求這一過程中: :(g(g取取10 m/s10 m/s2 2) )(1)(1)拉力拉力F F做的功做的功. .(2)(2)重力重力G G做的功做的功. .【解析】【解析】(1)(1)拉力拉力F F大小不變大小不變, ,方向始終與物體在該點(diǎn)的切線方向方向始終與物體在該點(diǎn)的切線方向夾角為夾角為3737, ,故拉力故拉力F F沿物體運(yùn)動(dòng)的

17、切線方向的合力沿物體運(yùn)動(dòng)的切線方向的合力F Fx x=Fcos37=Fcos37, ,故拉力故拉力F F做的功做的功W WF F=F=Fx xs=Fcos37s=Fcos37 =15 J=47.1 J =15 J=47.1 J(2)(2)重力重力G G做的功做的功W WG G=-mgR(1-cos45=-mgR(1-cos45)=-29.3 J)=-29.3 J答案：答案：(1)47.1 J (2)-29.3 J(1)47.1 J (2)-29.3 JR4熱點(diǎn)考向熱點(diǎn)考向2 2 功率的計(jì)算功率的計(jì)算【例證【例證2 2】一質(zhì)量為一質(zhì)量為1 kg1 kg的質(zhì)點(diǎn)靜止于光滑水平面上，從的質(zhì)點(diǎn)靜止于光滑

18、水平面上，從t=0t=0時(shí)時(shí)起，第起，第1 1秒內(nèi)受到秒內(nèi)受到2 N2 N的水平外力作用，第的水平外力作用，第2 2秒內(nèi)受到同方向的秒內(nèi)受到同方向的1 1 N N的外力作用的外力作用. .下列判斷正確的是下列判斷正確的是( )( )A.0A.02 2秒內(nèi)外力的平均功率是秒內(nèi)外力的平均功率是3 W3 WB.B.第第2 2秒內(nèi)外力所做的功是秒內(nèi)外力所做的功是 J JC.C.第第2 2秒末外力的瞬時(shí)功率最大秒末外力的瞬時(shí)功率最大D.D.第第1 1秒內(nèi)與第秒內(nèi)與第2 2秒內(nèi)質(zhì)點(diǎn)動(dòng)能增加量的比值是秒內(nèi)質(zhì)點(diǎn)動(dòng)能增加量的比值是5445【解題指南】【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)

19、：(1)(1)前前2 s2 s內(nèi)外力和速度均變化，求平均功率時(shí)注意所選的公式內(nèi)外力和速度均變化，求平均功率時(shí)注意所選的公式. .(2)(2)瞬時(shí)速度最大時(shí)，外力的功率不一定最大瞬時(shí)速度最大時(shí)，外力的功率不一定最大. .【自主解答】【自主解答】選選D.D.第第1 s1 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的位移為內(nèi)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的位移為1 m1 m，第，第2 s2 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)內(nèi)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的位移為運(yùn)動(dòng)的位移為2.5 m.2.5 m.第第1 s1 s內(nèi)外力所做的功內(nèi)外力所做的功W W1 1=2=21 J=2 J,1 J=2 J,第第2 s2 s內(nèi)外力所做的功為內(nèi)外力所做的功為W W2 2=1=12.5 J=2.5 J,2.5 J=2

20、.5 J,則則0 02 s2 s內(nèi)外力的平內(nèi)外力的平均功率為均功率為P= P= 選項(xiàng)選項(xiàng)A A、B B錯(cuò)誤錯(cuò)誤. .根據(jù)動(dòng)能定理可知，根據(jù)動(dòng)能定理可知，第第1 s1 s內(nèi)與第內(nèi)與第2 s2 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)動(dòng)能增加量的比值等于內(nèi)質(zhì)點(diǎn)動(dòng)能增加量的比值等于 選項(xiàng)選項(xiàng)D D正正確確. .由功率公式由功率公式P=FvP=Fv可知，在第可知，在第1 s1 s末外力的瞬時(shí)功率為末外力的瞬時(shí)功率為4 W4 W，第，第2 s2 s末外力的瞬時(shí)功率為末外力的瞬時(shí)功率為3 W,3 W,選項(xiàng)選項(xiàng)C C錯(cuò)誤錯(cuò)誤. .12WW9 W ,2 s412W4,W5【總結(jié)提升】【總結(jié)提升】求功率時(shí)，首先要確定是求平均功率還是瞬時(shí)功求功

21、率時(shí)，首先要確定是求平均功率還是瞬時(shí)功率，然后再選擇合適的公式進(jìn)行計(jì)算，對(duì)易錯(cuò)選項(xiàng)及錯(cuò)誤原因率，然后再選擇合適的公式進(jìn)行計(jì)算，對(duì)易錯(cuò)選項(xiàng)及錯(cuò)誤原因具體分析如下：具體分析如下：易錯(cuò)角度易錯(cuò)角度錯(cuò)誤原因錯(cuò)誤原因易錯(cuò)選易錯(cuò)選A A不能選用合適的公式求解前不能選用合適的公式求解前2 s2 s內(nèi)的平均功率內(nèi)的平均功率易錯(cuò)選易錯(cuò)選C C誤認(rèn)為第誤認(rèn)為第2 s2 s末質(zhì)點(diǎn)的速度最大，功率也最大，末質(zhì)點(diǎn)的速度最大，功率也最大，沒有考慮第沒有考慮第1 s1 s內(nèi)外力比第內(nèi)外力比第2 s2 s內(nèi)外力大內(nèi)外力大【變式訓(xùn)練】【變式訓(xùn)練】(2012(2012三明模擬三明模擬) )一根質(zhì)量為一根質(zhì)量為M M的的直木棒，懸

22、掛在直木棒，懸掛在O O點(diǎn)，有一只質(zhì)量為點(diǎn)，有一只質(zhì)量為m m的猴子抓的猴子抓著木棒，如圖所示，剪斷懸掛木棒的細(xì)繩，木著木棒，如圖所示，剪斷懸掛木棒的細(xì)繩，木棒開始下落，同時(shí)猴子開始沿木棒向上爬棒開始下落，同時(shí)猴子開始沿木棒向上爬. .設(shè)設(shè)在一段時(shí)間內(nèi)木棒沿豎直方向下落，猴子對(duì)地在一段時(shí)間內(nèi)木棒沿豎直方向下落，猴子對(duì)地的高度保持不變，忽略空氣阻力，則下列所示的高度保持不變，忽略空氣阻力，則下列所示的四個(gè)圖象中能正確反映在這段時(shí)間內(nèi)猴子做功的功率隨時(shí)間的四個(gè)圖象中能正確反映在這段時(shí)間內(nèi)猴子做功的功率隨時(shí)間變化的關(guān)系的是變化的關(guān)系的是( )( )【解析】【解析】選選B.B.猴子對(duì)地的高度不變，所以

23、猴子受力平衡猴子對(duì)地的高度不變，所以猴子受力平衡. .設(shè)猴子設(shè)猴子的質(zhì)量為的質(zhì)量為m m，木棒對(duì)猴子的作用力為，木棒對(duì)猴子的作用力為F F，則有，則有F=mgF=mg；設(shè)木棒的重；設(shè)木棒的重力為力為MgMg，則木棒所受合力為，則木棒所受合力為F+MgF+Mg，根據(jù)力的作用相互性，根據(jù)力的作用相互性F=F,F=F,根據(jù)牛頓第二定律，根據(jù)牛頓第二定律，Mg+mg=MaMg+mg=Ma，可見，可見a a是恒量，是恒量，t t時(shí)刻木棒速度時(shí)刻木棒速度v=at,v=at,猴子做功的功率猴子做功的功率P=mgv=mgat,PP=mgv=mgat,P與與t t為正比例關(guān)系，故為正比例關(guān)系，故B B正確正確.

24、 .熱點(diǎn)考向熱點(diǎn)考向3 3 機(jī)車起動(dòng)與圖象的綜合問題機(jī)車起動(dòng)與圖象的綜合問題【例證【例證3 3】(14(14分分) )電動(dòng)車因其可靠的電動(dòng)車因其可靠的安全性能和節(jié)能減排的設(shè)計(jì)理念，安全性能和節(jié)能減排的設(shè)計(jì)理念，越來越受到人們的喜愛越來越受到人們的喜愛. .在檢測某款在檢測某款電動(dòng)車性能的某次實(shí)驗(yàn)中，質(zhì)量為電動(dòng)車性能的某次實(shí)驗(yàn)中，質(zhì)量為8 810102 2 kg kg的電動(dòng)車由靜止開始沿平直公路行駛，達(dá)到的最大速的電動(dòng)車由靜止開始沿平直公路行駛，達(dá)到的最大速度為度為15 m/s15 m/s，利用傳感器測得此過程中不同時(shí)刻電動(dòng)車的牽引，利用傳感器測得此過程中不同時(shí)刻電動(dòng)車的牽引力力F F與對(duì)應(yīng)的速

25、度與對(duì)應(yīng)的速度v,v,并描繪出并描繪出F F- - 圖象如圖所示圖象如圖所示( (圖中圖中ABAB、BOBO均均為直線為直線).).假設(shè)電動(dòng)車行駛中所受的阻力恒定假設(shè)電動(dòng)車行駛中所受的阻力恒定. .1v(1)(1)根據(jù)圖線根據(jù)圖線ABCABC，判斷該電動(dòng)車做什么運(yùn)動(dòng)，并計(jì)算電動(dòng)車的，判斷該電動(dòng)車做什么運(yùn)動(dòng)，并計(jì)算電動(dòng)車的額定功率；額定功率；(2)(2)求此過程中電動(dòng)車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度的大??；求此過程中電動(dòng)車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度的大??；(3)(3)電動(dòng)車由靜止開始運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過多長時(shí)間速度達(dá)到電動(dòng)車由靜止開始運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過多長時(shí)間速度達(dá)到v v1 1=2 m/s?=2 m/s?【解題指南】【

26、解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)注意以下三點(diǎn)：解答本題時(shí)應(yīng)注意以下三點(diǎn)：(1)(1)圖象中圖象中ABAB段電動(dòng)車牽引力恒定段電動(dòng)車牽引力恒定. .(2)(2)圖線圖線BCBC段斜率的物理意義段斜率的物理意義. .(3)C(3)C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的牽引力的物理意義點(diǎn)對(duì)應(yīng)的牽引力的物理意義. .【規(guī)范解答】【規(guī)范解答】(1)(1)分析圖線可知：圖線分析圖線可知：圖線ABAB段代表的過程為牽引力段代表的過程為牽引力F F不變，阻力不變，阻力f f不變，電動(dòng)車由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)；圖不變，電動(dòng)車由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)；圖線線BCBC段的斜率表示電動(dòng)車的功率段的斜率表示電動(dòng)車的功率P P，P P不變?yōu)轭~定功率，達(dá)

27、到額不變?yōu)轭~定功率，達(dá)到額定功率后，則電動(dòng)車所受牽引力逐漸減小，做加速度減小的變定功率后，則電動(dòng)車所受牽引力逐漸減小，做加速度減小的變加速直線運(yùn)動(dòng)，直至達(dá)最大速度加速直線運(yùn)動(dòng)，直至達(dá)最大速度15 m/s15 m/s；此后電動(dòng)車做勻速直；此后電動(dòng)車做勻速直線運(yùn)動(dòng)線運(yùn)動(dòng). . (3 (3分分) )由圖象可得，當(dāng)達(dá)到最大速度由圖象可得，當(dāng)達(dá)到最大速度v vmaxmax=15 m/s=15 m/s時(shí)，牽引力為時(shí)，牽引力為F Fminmin=400 N=400 N故恒定阻力故恒定阻力f=Ff=Fminmin=400 N=400 N (1 (1分分) )額定功率額定功率P=FP=Fminminv vmax

28、max=6=610103 3 W W (2 (2分分) )(2)(2)勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度 (4(4分分) )(3)(3)勻加速直線運(yùn)動(dòng)的末速度勻加速直線運(yùn)動(dòng)的末速度 (2(2分分) )電動(dòng)車在速度達(dá)到電動(dòng)車在速度達(dá)到3 m/s3 m/s之前，一直做勻加速直線運(yùn)動(dòng)之前，一直做勻加速直線運(yùn)動(dòng), ,故所求時(shí)間為故所求時(shí)間為 (2(2分分) )答案：答案：(1)AB(1)AB段表示電動(dòng)車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，段表示電動(dòng)車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，BCBC段表示電動(dòng)車段表示電動(dòng)車做加速度逐漸減小的變加速直線運(yùn)動(dòng)做加速度逐漸減小的變加速直線運(yùn)動(dòng)6 610103 3 W (2)2 m/s W

29、(2)2 m/s2 2 (3)1 s (3)1 s22Ff2 000400a m / s2 m / sm800BPv3 m / sF1vt1 sa【互動(dòng)探究】【互動(dòng)探究】假設(shè)該電動(dòng)車由靜止開始運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過假設(shè)該電動(dòng)車由靜止開始運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過20 s20 s速度達(dá)速度達(dá)到到15 m/s,15 m/s,則此過程中電動(dòng)車通過的路程是多少？則此過程中電動(dòng)車通過的路程是多少？【解析】【解析】A A到到B B做勻加速運(yùn)動(dòng)，對(duì)應(yīng)時(shí)間為做勻加速運(yùn)動(dòng)，對(duì)應(yīng)時(shí)間為t t1 1，則則t t1 1= =1.5 s.= =1.5 s.s s1 1= =2.25 m.= =2.25 m.B B點(diǎn)以后，電動(dòng)車的功率不變，由動(dòng)能定

30、理得點(diǎn)以后，電動(dòng)車的功率不變，由動(dòng)能定理得解得：解得：s s2 2=61.5 m,=61.5 m,故故20 s20 s內(nèi)電動(dòng)車通過的路程為內(nèi)電動(dòng)車通過的路程為s=ss=s1 1+s+s2 2=63.75 m=63.75 m答案：答案：63.75 m63.75 mBva211at22222maxB11Ptfsmvmv22【總結(jié)提升】【總結(jié)提升】分析機(jī)車起動(dòng)問題時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)分析機(jī)車起動(dòng)問題時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)(1)(1)機(jī)車起動(dòng)的方式不同，機(jī)車運(yùn)動(dòng)的規(guī)律就不同，因此機(jī)車起機(jī)車起動(dòng)的方式不同，機(jī)車運(yùn)動(dòng)的規(guī)律就不同，因此機(jī)車起動(dòng)時(shí)，其功率、速度、加速度、牽引力等物理量的變化規(guī)律也動(dòng)時(shí)，其功率、速度、加速度

31、、牽引力等物理量的變化規(guī)律也不相同，分析圖象時(shí)應(yīng)注意坐標(biāo)軸的意義及圖象變化所描述的不相同，分析圖象時(shí)應(yīng)注意坐標(biāo)軸的意義及圖象變化所描述的規(guī)律規(guī)律. .(2)(2)恒定功率下的加速一定不是勻加速，這種加速過程發(fā)動(dòng)機(jī)做恒定功率下的加速一定不是勻加速，這種加速過程發(fā)動(dòng)機(jī)做的功可用的功可用W=PtW=Pt計(jì)算，不能用計(jì)算，不能用W=FsW=Fs計(jì)算計(jì)算( (因?yàn)橐驗(yàn)镕 F為變力為變力););(3)(3)以恒定牽引力加速時(shí)的功率一定不恒定，這種加速過程發(fā)動(dòng)以恒定牽引力加速時(shí)的功率一定不恒定，這種加速過程發(fā)動(dòng)機(jī)做的功常用機(jī)做的功常用W=FsW=Fs計(jì)算，不能用計(jì)算，不能用W=PtW=Pt計(jì)算計(jì)算( (因?yàn)?/p>

32、因?yàn)楣β使β蔖 P是變化的是變化的).).【變式備選】【變式備選】一輛汽車在平直的公路上以某一初速度運(yùn)動(dòng)，運(yùn)一輛汽車在平直的公路上以某一初速度運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中保持恒定的牽引功率，其加速度動(dòng)過程中保持恒定的牽引功率，其加速度a a和速度的倒數(shù)和速度的倒數(shù)(1/v)(1/v)圖象如圖所示圖象如圖所示. .若已知汽車的質(zhì)量，則根據(jù)圖象所給的信息，不若已知汽車的質(zhì)量，則根據(jù)圖象所給的信息，不能求出的物理量是能求出的物理量是( )( )A.A.汽車的功率汽車的功率B.B.汽車行駛的最大速度汽車行駛的最大速度C.C.汽車所受到的阻力汽車所受到的阻力D.D.汽車運(yùn)動(dòng)到最大速度所需的時(shí)間汽車運(yùn)動(dòng)到最大速度所需

33、的時(shí)間【解析】【解析】選選D.D.由由P=FvP=Fv和和F-f=maF-f=ma得出：得出： 由圖象可求出由圖象可求出圖線斜率圖線斜率k k，由，由k= k= 可求出汽車的功率可求出汽車的功率P P，由圖象的縱軸截距知，由圖象的縱軸截距知a=-2 m/sa=-2 m/s2 2, ,得：得：-2=- -2=- 可求出汽車所受阻力可求出汽車所受阻力f f，再由，再由P=fP=fv vm m可可求出汽車運(yùn)動(dòng)的最大速度求出汽車運(yùn)動(dòng)的最大速度v vm m, ,但汽車做變加速直線運(yùn)動(dòng)，無法求但汽車做變加速直線運(yùn)動(dòng)，無法求出汽車運(yùn)動(dòng)到最大速度的時(shí)間，故選出汽車運(yùn)動(dòng)到最大速度的時(shí)間，故選D.D.P1fam

34、vm，Pm，f,m考查內(nèi)容考查內(nèi)容靜摩擦力做功的特點(diǎn)靜摩擦力做功的特點(diǎn)【例證】【例證】如圖所示，質(zhì)量為如圖所示，質(zhì)量為m m的物體置于傾角的物體置于傾角為為的斜面上，物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為的斜面上，物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，在外力作用下，斜面以加速度，在外力作用下，斜面以加速度a a沿水平方沿水平方向向左做勻加速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中物體向向左做勻加速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中物體m m與斜面相對(duì)靜止與斜面相對(duì)靜止. .則關(guān)于斜則關(guān)于斜面對(duì)面對(duì)m m的支持力和摩擦力的下列說法中錯(cuò)誤的是的支持力和摩擦力的下列說法中錯(cuò)誤的是( )( )A.A.支持力一定做正功支持力一定做正功 B.B.摩擦力一定做正功摩擦力一定做正

35、功C.C.摩擦力可能不做功摩擦力可能不做功 D.D.摩擦力可能做負(fù)功摩擦力可能做負(fù)功【規(guī)范解答】【規(guī)范解答】選選B.B.因物體和斜面一起水平向左做勻加速運(yùn)動(dòng)，因物體和斜面一起水平向左做勻加速運(yùn)動(dòng)，對(duì)物體進(jìn)行受力分析可知，支持力方向垂直斜面向上，由功的對(duì)物體進(jìn)行受力分析可知，支持力方向垂直斜面向上，由功的公式可知支持力一定做正功公式可知支持力一定做正功. .而摩擦力是否存在需要討論而摩擦力是否存在需要討論. .當(dāng)當(dāng)mgtan=mamgtan=ma即即a=gtana=gtan時(shí)，摩擦力不存在，摩擦力不做功；時(shí)，摩擦力不存在，摩擦力不做功；當(dāng)當(dāng)mgtanmamgtangtanagtan時(shí)，摩擦力沿斜

36、面向下，摩擦力做正時(shí)，摩擦力沿斜面向下，摩擦力做正功；功；當(dāng)當(dāng)mgtanmamgtanma即即agtanagtan時(shí)，摩擦力沿斜面向上，摩擦力做負(fù)時(shí)，摩擦力沿斜面向上，摩擦力做負(fù)功功. .綜上所述，綜上所述，B B是錯(cuò)誤的是錯(cuò)誤的. .1.1.如圖所示，在皮帶傳送裝置中，皮帶把物體如圖所示，在皮帶傳送裝置中，皮帶把物體P P勻速帶至高處，勻速帶至高處，在此過程中，下述說法正確的是在此過程中，下述說法正確的是( )( )A.A.摩擦力對(duì)物體做正功摩擦力對(duì)物體做正功B.B.摩擦力對(duì)物體做負(fù)功摩擦力對(duì)物體做負(fù)功C.C.支持力對(duì)物體做正功支持力對(duì)物體做正功D.D.合外力對(duì)物體做正功合外力對(duì)物體做正功【

37、解析】【解析】選選A.A.物體物體P P勻速上升過程中，合力為零，合外力對(duì)物體勻速上升過程中，合力為零，合外力對(duì)物體做功為零，做功為零，D D錯(cuò)誤錯(cuò)誤; ;支持力垂直于運(yùn)動(dòng)方向，故支持力做功為零，支持力垂直于運(yùn)動(dòng)方向，故支持力做功為零，C C錯(cuò)誤；摩擦力沿斜面向上，摩擦力做正功，錯(cuò)誤；摩擦力沿斜面向上，摩擦力做正功，A A正確正確,B,B錯(cuò)誤錯(cuò)誤. .2.2.某物體同時(shí)受到三個(gè)力作用而做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，其中某物體同時(shí)受到三個(gè)力作用而做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，其中F F1 1與與加速度加速度a a的方向相同，的方向相同，F(xiàn) F2 2與速度與速度v v的方向相同，的方向相同，F(xiàn) F3 3與速度與速度v v

38、的方向的方向相反，則相反，則( )( )A.FA.F1 1對(duì)物體做正功對(duì)物體做正功B.FB.F2 2對(duì)物體做正功對(duì)物體做正功C.FC.F3 3對(duì)物體做正功對(duì)物體做正功D.D.合外力對(duì)物體做正功合外力對(duì)物體做正功【解析】【解析】選選B.FB.F1 1與加速度與加速度a a方向相同，即方向相同，即F F1 1與速度方向相反，與速度方向相反，F(xiàn) F3 3也與速度方向相反，故也與速度方向相反，故F F1 1、F F3 3均對(duì)物體做負(fù)功，均對(duì)物體做負(fù)功，F(xiàn) F2 2與速度方向相與速度方向相同，對(duì)物體做正功，故同，對(duì)物體做正功，故A A錯(cuò)誤，錯(cuò)誤，B B正確，正確，C C錯(cuò)誤錯(cuò)誤. .物體做勻減速直物體做

39、勻減速直線運(yùn)動(dòng)，合外力方向與物體運(yùn)動(dòng)方向相反，故合外力對(duì)物體做線運(yùn)動(dòng)，合外力方向與物體運(yùn)動(dòng)方向相反，故合外力對(duì)物體做負(fù)功，負(fù)功，D D錯(cuò)誤錯(cuò)誤. .3.3.開口向上的半球形曲面的截面如圖開口向上的半球形曲面的截面如圖所示，直徑所示，直徑ABAB水平水平. .一小物塊在曲面一小物塊在曲面內(nèi)內(nèi)A A點(diǎn)以某一速率開始下滑，曲面內(nèi)點(diǎn)以某一速率開始下滑，曲面內(nèi)各處動(dòng)摩擦因數(shù)不同，因摩擦作用物塊下滑時(shí)速率不變，則下各處動(dòng)摩擦因數(shù)不同，因摩擦作用物塊下滑時(shí)速率不變，則下列說法正確的是列說法正確的是( )( )A.A.物塊運(yùn)動(dòng)過程中加速度始終為零物塊運(yùn)動(dòng)過程中加速度始終為零B.B.物塊所受合外力大小不變，方向

40、在變物塊所受合外力大小不變，方向在變C.C.在滑到最低點(diǎn)在滑到最低點(diǎn)C C以前，物塊所受重力的瞬時(shí)功率越來越大以前，物塊所受重力的瞬時(shí)功率越來越大D.D.在滑到最低點(diǎn)在滑到最低點(diǎn)C C以前，物塊所受摩擦力大小不變以前，物塊所受摩擦力大小不變【解析】【解析】選選B.B.小物塊沿半球形曲面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，加速度不小物塊沿半球形曲面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，加速度不為零，合外力提供向心力，由為零，合外力提供向心力，由 可知，其大小不變，方可知，其大小不變，方向在變，向在變，A A錯(cuò)誤，錯(cuò)誤，B B正確；物塊所受摩擦力大小等于物塊重力沿正確；物塊所受摩擦力大小等于物塊重力沿切向的分力，故摩擦力逐漸減小，切向的分

41、力，故摩擦力逐漸減小，D D錯(cuò)誤；設(shè)物塊速度與豎直方錯(cuò)誤；設(shè)物塊速度與豎直方向間夾角為向間夾角為，則物塊重力的瞬時(shí)功率，則物塊重力的瞬時(shí)功率P=mgP=mgvcosvcos，P P隨隨的的增大而減小，故增大而減小，故C C錯(cuò)誤錯(cuò)誤. .2vFmR向4.4.如圖所示，一個(gè)物塊在與水平方向成如圖所示，一個(gè)物塊在與水平方向成角的恒力角的恒力F F作用下，沿作用下，沿水平面向右運(yùn)動(dòng)一段距離水平面向右運(yùn)動(dòng)一段距離s s，在此過程中，恒力，在此過程中，恒力F F對(duì)物塊所做的對(duì)物塊所做的功為功為( )( )【解析】【解析】選選D.D.由于力由于力F F與位移與位移s s的夾角為的夾角為，所以力，所以力F F

42、做的功為做的功為W=Fscos,W=Fscos,故故D D正確正確. .FsFsA. B. C.Fssin D.Fscossin cos5.(20125.(2012焦作模擬焦作模擬) )放在水平地面上的物體受到水平拉力的作放在水平地面上的物體受到水平拉力的作用，在用，在0 06 s6 s內(nèi)其速度與時(shí)間圖象和拉力的功率與時(shí)間圖象分內(nèi)其速度與時(shí)間圖象和拉力的功率與時(shí)間圖象分別如圖甲、乙所示，則物體的質(zhì)量為別如圖甲、乙所示，則物體的質(zhì)量為( (取取g=10 m/sg=10 m/s2 2)( )( )51039A. kg B. kg C. kg D. kg39510【解析】【解析】選選B.B.設(shè)加速過

43、程拉力為設(shè)加速過程拉力為F F，物體受的阻力為，物體受的阻力為f f，由，由P=FP=Fv v可知，可知，30=F30=F6 6，10=f10=f6 6，可求得：，可求得：F=5 NF=5 N，f= Nf= N，由，由( (甲甲) )圖可知，圖可知，0 02 s2 s內(nèi)物體的加速度內(nèi)物體的加速度a= m/sa= m/s2 2=3 m/s=3 m/s2 2，由牛頓，由牛頓第二定律得：第二定律得：F-f=ma,F-f=ma,可求得：可求得：m= kgm= kg，故，故B B正確正確. .53621096.6.如圖所示，一質(zhì)量如圖所示，一質(zhì)量m=4.0 kgm=4.0 kg的物體，由高的物體，由高h(yuǎn)

44、=2.0 m,h=2.0 m,傾角傾角=53=53的固定斜面頂端滑到底端，物體與斜面間的動(dòng)摩擦的固定斜面頂端滑到底端，物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為因數(shù)為=0.2.=0.2.求物體所受各力所做的功及合外力做的功求物體所受各力所做的功及合外力做的功. .(g(g取取10 m/s10 m/s2 2).).【解析】【解析】以物體為研究對(duì)象，物體受重力以物體為研究對(duì)象，物體受重力mgmg、摩擦力、摩擦力f f、支持力、支持力N N作用，其受力情況如圖所示作用，其受力情況如圖所示. .先求出各個(gè)力所做的功，再求總功先求出各個(gè)力所做的功，再求總功. .N=mgcosN=mgcosf=N=mgcosf=N=mg

45、cos物體的位移為：物體的位移為：根據(jù)功的公式可求出根據(jù)功的公式可求出重力做的功為：重力做的功為：W WG G=mgh=4.0=mgh=4.010102.0 J=80 J2.0 J=80 Jhssin摩擦力做的功為：摩擦力做的功為：W Wf f=-f=-fs s=-mgcos=-mgcos=-0.2=-0.24.04.010102.02.0 J=-12 J J=-12 J支持力做的功為：支持力做的功為：W WN N=0=0故物體所受合外力做的功為：故物體所受合外力做的功為：W W總總=W=WG G+W+WN N+W+Wf f=(80-12) J=68 J=(80-12) J=68 J答案：答案：見解析見解析hsin34