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,第五章 機(jī)械能及其守恒定律,,第五章 機(jī)械能及其守恒定律, 考綱展示 1．功和功率Ⅱ 2．動(dòng)能和動(dòng)能定理Ⅱ 3．重力做功與重力勢能Ⅱ 4．功能關(guān)系、機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用Ⅱ 實(shí)驗(yàn)五：探究動(dòng)能定理 實(shí)驗(yàn)六：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,2016高考導(dǎo)航, 熱點(diǎn)視角 1．對(duì)基本概念的考查往往涉及對(duì)概念的理解，一般以選擇題的形式出現(xiàn)． 2．動(dòng)能定理是高考考查的重點(diǎn)，考查形式有選擇題，也有計(jì)算題．計(jì)算題中單純考查動(dòng)能定理的題目較少，往往與其他知識(shí)綜合在一起考查． 3．機(jī)械能守恒定律的考查往往出現(xiàn)在綜合題中，主要考查其在生產(chǎn)、生活和科技中的應(yīng)用，題目中經(jīng)常會(huì)涉及牛頓運(yùn)動(dòng)定律、平拋運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)等知識(shí)．,,第五章 機(jī)械能及其守恒定律,第一節(jié) 功和功率,,第五章 機(jī)械能及其守恒定律,一、功 1．做功的兩個(gè)必要條件：______和物體在力的方向上發(fā)生的_______________． 2．公式：W＝__________. 適用于____________做功．其中α為F、l方向間夾角，l為物體對(duì)地的位移．,力,位移,Fl cosα,恒力,3．功的正負(fù)判斷 (1)α90°，力對(duì)物體做______功，或說物體克服該力做功. (3)α＝90°，力對(duì)物體不做功． 特別提示：功是標(biāo)量，比較做功多少看功的絕對(duì)值．,正,負(fù),1.(單選)(2015·廣州模擬)如圖所 示，拖著舊橡膠輪胎跑是身體耐力訓(xùn)練的一 種有效方法．如果某受訓(xùn)者拖著輪胎在水 平直道上跑了100 m，那么下列說法正確的是( ) A．輪胎受到地面的摩擦力對(duì)輪胎做了負(fù)功 B．輪胎受到的重力對(duì)輪胎做了正功 C．輪胎受到的拉力對(duì)輪胎不做功 D．輪胎受到地面的支持力對(duì)輪胎做了正功,A,二、功率 1．定義：功與完成這些功所用時(shí)間的__________． 2．物理意義：描述力對(duì)物體做功的____________． 3．公式 (1)定義式：P＝______，P為時(shí)間t內(nèi)的____________． (2)推論式：P＝_______________.(α為F與v的夾角),比值,快慢,平均功率,2.(多選)位于水平面上的物體在水平恒力F1作用下，做速度為v1的勻速運(yùn)動(dòng)；若作用力變?yōu)樾毕?上 的 恒 力F2，物體做速度為v2的勻速運(yùn)動(dòng)，且F1與F2功率相同．則可能有( ) A．F2＝F1，v1v2 B．F2＝F1，v1F1，v1v2 D．F2F1，v1v2,BD,考點(diǎn)一 恒力做功的計(jì)算,考點(diǎn)二 功率的計(jì)算,考點(diǎn)三 機(jī)車啟動(dòng)問題的分析,考點(diǎn)一 恒力做功的計(jì)算 1．恒力做的功 直接用W＝Flcos α計(jì)算．不論物體 做直 線運(yùn) 動(dòng) 還是曲 線 運(yùn)動(dòng)，上式均適用． 2．合外力做的功 方法一：先求合外力F合，再用W合＝F合lcos α求 功．適 用 于F合為恒力的過程． 方法二：先求各個(gè)力做的功W1、W2、W3…，再應(yīng)用W合＝W1＋W2＋W3＋…求合外力做的功．,如圖所示，質(zhì)量為m的小球用長為L的輕繩懸掛于O點(diǎn)，用水平恒力F拉著小球從最低點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到使輕繩與豎直方向成θ角的位置，求此過程中，各力對(duì)小球做的功及總功．,[答案] 見解析,[總結(jié)提升] (1)在求力做功時(shí)，首先要區(qū)分是求某個(gè)力的功還是合力的功，是求恒力的功還是變力的功． (2)恒力做功與物體的實(shí)際路徑無關(guān)，等于力與物體在力方向上的位移的乘積，或等于位移與在位移方向上的力的乘積．,1.(單選)(2014·高考新課標(biāo)全國卷Ⅱ)一物體靜止在粗糙水平地面上．現(xiàn)用一大小為F1的水平拉力拉動(dòng)物 體，經(jīng)過一段時(shí)間后其速度變?yōu)関.若將水平拉力的大小改 為 F2，物體從靜止開始經(jīng)過同樣的時(shí)間后速度變?yōu)?v.對(duì)于上述兩個(gè)過程，用WF1、WF2分別表示拉力F1、F2所做的功，Wf1、Wf2 分別表示前后兩次克服摩擦力所做的功，則( ) A．WF24WF1，Wf22Wf1 B．WF24WF1，Wf2＝2Wf1 C．WF24WF1，Wf2＝2Wf1 D．WF24WF1，Wf22Wf1,C,考點(diǎn)二 功率的計(jì)算,注意：對(duì)于α變化的不能用P＝Fvcos α計(jì)算平均功率．,(多選)(2015·?？谀M)質(zhì)量為m的物體靜止 在光滑 水平面上，從t＝0時(shí)刻開始受到水平力的作用．力的大小F與時(shí)間t的關(guān)系如圖所示，力的方向保持不變，則( ),BD,[審題點(diǎn)睛] (1)求瞬時(shí)功率時(shí)，先明確所用公式，再確定該時(shí)刻的力和速度； (2)求平均功率時(shí)，先明確所用公式及研究的過程，再確定功和時(shí)間．,[總結(jié)提升] 計(jì)算功率的基本思路： (1)首先要明確所求功率是平均功率還是瞬時(shí) 功率，對(duì)應(yīng)于某一過程的功率為平均功率，對(duì)應(yīng)于 某一 時(shí)刻 的功率 為 瞬 時(shí)功率． (2)求瞬時(shí)功率時(shí)，如果F與v不同向，可用力F 乘以 F方向的分速度，或速度v乘以速度v方向的分力求解．,2.(單選)(2015·洛陽模擬)把A、B兩小 球在離地面同一高度處以相同大小的初速度v0 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，則下列說法正確的是( ) A．兩小球落地時(shí)速度相同 B．兩小球落地時(shí)，重力的瞬時(shí)功率相同 C．從開始運(yùn)動(dòng)至落地，重力對(duì)兩小球做的功相同 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,C,考點(diǎn)三 機(jī)車啟動(dòng)問題的分析 1．兩種啟動(dòng)方式的比較,加速度減小的加速直線運(yùn)動(dòng),以vm勻速直線運(yùn)動(dòng),加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),無,某汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的額 定功率為60 kW，汽車質(zhì)量為 5 t，汽車在運(yùn)動(dòng)中所受阻力的大小恒為車重的0.1倍．(g取10 m/s2) (1)若汽車以額定功率啟動(dòng)，則汽 車所能 達(dá)到的最大速度是多少？當(dāng)汽車速度達(dá)到5 m/s時(shí)，其加速度是多少？ (2)若汽車以恒定加速度0.5 m/s2啟 動(dòng)，則其勻加速過程能維持多長時(shí)間？ [審題點(diǎn)睛] (1)達(dá)到最大速度時(shí)，汽車處于什么狀態(tài)？ (2)v＝5 m/s時(shí)，牽引力多大？ (3)以加速度0.5 m/s2啟動(dòng)時(shí)，牽引力多大？此階段能達(dá)到的最大速度為多少？,[答案] (1)12 m/s 1.4 m/s2 (2)16 s,[規(guī)律總結(jié)] 分析機(jī)車啟動(dòng)問題時(shí)的注意事項(xiàng) (1)在用公式P＝Fv計(jì)算機(jī)車的功率時(shí)，F(xiàn)是指機(jī)車的牽引力而不是機(jī)車所受到的合力． (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)做的功可用W＝Pt計(jì)算，不能用W＝Fl計(jì)算(因?yàn)镕是變力)． (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)機(jī)做的功常用W＝Fl計(jì)算，不能用W＝Pt計(jì)算(因?yàn)楣β蔖是變化的)．,B,思想方法——變力做功的求解方法 一、動(dòng)能定理法 動(dòng)能定理既適用于直線運(yùn)動(dòng)，也適用于曲線運(yùn)動(dòng)，既適用于求恒力功也適用于求變力功．因使用動(dòng)能定理可由動(dòng)能的變化來求功，所以動(dòng)能定理是求變力做功的首選．,B,2.用錘子擊打釘子，設(shè)木板對(duì)釘子的阻力跟釘子 進(jìn)入木板的深度成正比，每次擊打釘子時(shí)錘子對(duì)釘子做的功相同．已知第一次擊打釘子時(shí)，釘子進(jìn)入的深度為1 cm，則第二次擊打時(shí)，釘子進(jìn)入的深度是多少？,[答案] 0.41 cm,三、微元法 當(dāng)物體在變力的作用下做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，若力的方向與物體運(yùn)動(dòng)的切線方向之間的夾角不變，可將曲線分成 無限 個(gè)小 元段，每一小元段可認(rèn)為恒力做功，總功即為各個(gè)小元段做功的代數(shù)和．通過微元法不難得 到，在 往返的 運(yùn)動(dòng)中，摩 擦力、空氣阻力做的功，其大小等于力和路程的乘積．,3.如圖所示，質(zhì)量m＝2.0 kg的物體用 長R＝5 m的繩拴著，繩的另一端固定在水平桌 面上，今用大小始終為10 N的水平力F拉著物體 從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，F(xiàn)的方向始終與繩的夾角為 127°，g取10 m/s2，求： (1)拉力F做的功； (2)克服摩擦力做的功(已知物體與桌面的動(dòng)摩擦因數(shù) μ＝0.2)．,[答案] (1)42 J (2)21 J,四、等效轉(zhuǎn)換法 若某一變力的功和某一恒力的功相等，即效果相同，則可以通過計(jì)算該恒力做的功，求出該變力做的功，從而使問題變得簡單，也就是說通過關(guān)聯(lián)點(diǎn)，將變力 做功轉(zhuǎn)化 為恒力 做功，這種方法稱為等效轉(zhuǎn)換法．,4.如圖所示，某人用大小不變的力F拉著放在光滑水平面上的物體，開始時(shí)與物體相連接的繩與水平面 間的夾角是α，當(dāng)拉力F作用一段時(shí)間后，繩與水平面間的夾 角為β.已知圖中的高度是h，求繩的拉力FT對(duì)物體所做的功．假 定 繩的質(zhì)量、滑輪質(zhì)量及繩與滑輪間的摩擦不計(jì)．,五、圖象法 由于功W＝Fx，則在F－x圖象中圖線和x軸所圍圖形的面積表示F做的功．在x軸上方的“面積”表示正功，x軸下方的“面積”表示負(fù)功．,5.一物體所受的力F隨位移x變化的圖象如圖所示，求在這一過程中，力F對(duì)物體做的功為多少？,[答案] 6 J,六、用W＝Pt計(jì)算 機(jī)車以恒定功率P行駛的過程，隨速度增加牽引力不斷減小，此時(shí)牽引力所做的功不能用W＝Fx來計(jì)算，但因功率恒定，可以用W＝Pt計(jì)算．,6.汽車的質(zhì)量為m，輸出功率恒為P，沿平直公路前進(jìn)距離s的過程中，其速度由v1增至最大速度v2.假定汽車在運(yùn)動(dòng)過程中所受阻力恒定，求汽車通過距離s所用的時(shí)間．,