届二轮复习 第5讲 功 功率 动能定理 教案.docx

1、届二轮复习 第5讲 功 功率 动能定理 教案专题二功和能第5讲功功率动能定理网络构建高考概况 考什么1考查功和功率问题；2考查机车的启动问题；3考查变力做功问题；4考查动能定理在电场、磁场、复合场中的综合应用问题。 怎么考 1.以当今热点为载体，考查功、功率等知识的相关分析与计算，有时结合vt，Ft图象考查；2动能定理以中等难度的选择题、计算题的形式考查，与曲线运动、电磁学等知识相结合。 怎么办1深刻理解基本概念和基本规律；2强化本讲知识与直线运动、曲线运动、电磁学知识综合应用类题目的训练；3归纳本讲解决综合类问题的步骤和方法。 1做功的二要素有力作用在物体上，且使物体在力的方向上发生一段位移

2、。功的求解可利用WFlcos求，但F必须为恒力。也可以利用Fl图象来求；变力的功一般应用动能定理间接求解。2功率的计算公式平均功率；瞬时功率PFvcos，当0，即F与v方向相同时，PFv。3正、负功的判断方法正功负功不做功利用F与l的夹角9090利用F与v的夹角90901常见力做功的特点做功的力做功特点、计算公式重力与路径无关，与物体的重力和初、末位置的高度差有关，|WG|mgh续表做功的力做功特点、计算公式静摩擦力可以做正功、负功、不做功滑动摩擦力可以做正功、负功、不做功一对静摩擦力总功为零一对滑动摩擦力总功为负功，W总Ffs机车牵引力P不变时，WPt；F不变时，WFs电场力与路径无关，只与

3、初、末位置有关，W电qU电流电流做功实质上是电场力做功，WUIt洛伦兹力不做功2.变力F做功的求解方法(1)若变力F是位移x的线性函数，则，Wxcos 。(2)滑动摩擦力、空气或介质阻力等，在物体做曲线运动时，这类力的方向始终与运动方向相反，若大小恒为Ff，则功等于力和路程(不是位移)的乘积，即WFfs，式中s为物体的运动路程。(3)相互摩擦的系统内：一对静摩擦力的功的代数和总为零，静摩擦力起着传递机械能的作用，而没有机械能转化为其他形式的能；一对滑动摩擦力的功的代数和等于摩擦力与相对路程的乘积，其值为负值。WF滑_x相对，且F滑x相对E损Q内能(4)变力F的功率P恒定，则WPt。(5)利用动

4、能定理及功能关系等方法间接求解，即W合Ek或WE。 1 功和功率的理解和计算以选择题的形式考查，常涉及功的正负判断、功的计算、平均功率与瞬时功率的分析与计算。答案ABD解析由题述可知，舰载机弹射过程的加速度为a m/s232 m/s2，D项正确；根据牛顿第二定律，F发F弹0.2(F发F弹)ma，可求得弹射器的推力大小F弹1.1106 N，A项正确；弹射器对舰载机做的功为WFs1.1106100 J1.1108 J，B项正确；弹射过程的时间t s2.5 s，弹射器做功的平均功率P4.4107 W，C项错误。阻力对舰载机所做的功为多少？提示Wfx2.4107 J。计算功和功率时应注意的问题(1)计

5、算功时，要注意分析受力情况和能量转化情况，分清是恒力做功，还是变力做功，恒力做功一般用功的公式或动能定理求解，变力做功用动能定理或图象法求解；(2)用图象法求外力做功时应注意横轴和纵轴分别表示的物理意义，若横轴表示位移，纵轴表示力，则可用图线与横轴围成的面积表示功，例如下图甲、乙、丙所示(丙图中图线为圆弧)，力做的功分别为W1F1x1、W2F2x2、W3F或W3x；(3)计算功率时，要明确是求瞬时功率，还是平均功率，若求瞬时功率应明确是哪一时刻或位置的瞬时功率，若求平均功率应明确是哪段时间内的平均功率；应注意区分公式P和公式PFvcos的适用范围，P侧重于平均功率的计算，PFvcos侧重于瞬时

6、功率的计算。12015吉林测试如图甲所示，滑轮质量、摩擦均不计，质量为2 kg的物体在F作用下由静止开始向上做匀加速运动，其速度随时间的变化关系如图乙所示，由此可知()A物体加速度大小为2 m/s2BF的大小为21 NC2 s末F的功率大小为42 WD2 s内F做功的平均功率为42 W答案A解析速度时间图线的斜率表示加速度，则物体的加速度a m/s22 m/s2，故A正确；根据牛顿第二定律得，2Fmgma，则F N12 N，故B错误；2 s末物体的速度为4 m/s，则拉力作用点的速度为8 m/s，则拉力的功率PFv128 W96 W，故C错误。2 s内物体的位移x24 m4 m，则拉力作用点的

7、位移为8 m，拉力平均功率P W48 W，故D错误。2. 2015云南高中检测(多选)如图所示，n个完全相同，边长足够小且互不粘连的小方块依次排列，总长度为l，总质量为M，它们一起以速度v在光滑水平面上滑动，某时刻开始滑上粗糙水平面。小方块与粗糙水平面之间的动摩擦因数为，若小方块恰能完全进入粗糙水平面，则摩擦力对所有小方块做功的数值为()A.Mv2 BMv2C.Mgl DMgl答案AC解析小方块恰能完全进入粗糙水平面，说明小方块进入粗糙水平面后速度为零，以所有小方块为研究对象，据动能定理得：Wf0Mv2，所以所有小方块克服摩擦力做功为Mv2，故A正确，B错误。由于摩擦力是变力，联立FfFN和F

8、Nx，得Ffx。画出Ffx图象如图所示：Ffx图象围成的面积代表克服摩擦力的功，故C正确，D错误。2 机车启动问题常以选择题或计算题的形式考查机车的两种启动方式，结合牛顿第二定律和动能定理等。答案A解析在vt图象中，图线的斜率代表汽车运动时的加速度，由牛顿第二定律可得：在0t1时间内，fma，当速度v不变时，加速度a为零，在vt图象中为一条水平线；当速度v变大时，加速度a变小，在vt图象中为一条斜率逐渐减小的曲线，选项B、D错误；同理，在t1t2时间内，fma，图象变化情况与0t1时间内情况相似，由于汽车在运动过程中速度不会发生突变，故选项C错误，选项A正确。解决机车启动问题时的四点注意(1)

9、分清是匀加速启动还是恒定功率启动。(2)匀加速启动过程中，机车功率是不断改变的，但该过程中的最大功率是额定功率，匀加速运动阶段的最大速度小于机车所能达到的最大速度，达到额定功率后做加速度减小的加速运动。(3)以额定功率启动的过程中，机车做加速度减小的加速运动，匀变速直线运动的规律不能用，速度最大值等于，牵引力是变力，牵引力做的功可用WPt，但不能用WFlcos。(4)无论哪种启动方式，最后达到最大速度时，均满足PFfvm，P为机车的额定功率。32015石家庄二模某测试员测试汽车启动、加速、正常行驶及刹车的性能。前4 s逐渐加大油门，使汽车做匀加速直线运动，415 s保持油门位置不变，可视为发动

10、机保持恒定功率运动，达到最大速度后保持匀速，15 s时松开油门并踩刹车，经3 s停止。已知汽车的质量为1200 kg，在加速及匀速过程中汽车所受阻力恒为f，刹车过程汽车所受阻力为5f，根据测试数据描绘vt图象如图所示，下列说法正确的是()Af1200 NB04 s内汽车所受牵引力为3.6103 NC415 s汽车功率为360 kWD415 s内汽车位移为141 m答案D解析刹车过程汽车加速度设为a，由牛顿第二定律得：5fma，由vt图知1518 s内a m/s210 m/s2，所以f2400 N，故A选项错误。由vt图知04 s内加速度a13 m/s2，由牛顿第二定律得：Ffma1，得牵引力F

11、6103 N，故B选项错误。415 s内发动机功率恒定，且15 s时已达匀速，所以Pfvm240030 W7.2104 W，故C选项错误。设415 s内汽车位移为x，由动能定理得：Ptfxmvmv，其中vm30 m/s，v112 m/s，解得x141 m，故D选项正确。42015厦门期中如图甲所示，某同学用轻绳通过定滑轮提升一重物，运用传感器(未在图中画出)测得此过程中不同时刻被提升重物的速度v与对轻绳的拉力F，并描绘出v图象。假设某次实验从静止开始提升重物，所得的图象如图乙所示，其中线段AB与纵轴平行，它反映了被提升重物在第一个时间段内v和的关系；线段BC的延长线过原点，它反映了被提升重物在

12、第二个时间段内v和的关系；第三个时间段内拉力F和速度v均为C点所对应的大小保持不变，因此图象上没有反映。实验中还测得重物由静止开始经过t1.4 s，速度增加到vC3.0 m/s，此后物体做匀速运动。取重力加速度g10 m/s2，绳重及一切摩擦力和阻力均忽略不计。(1)求第一个时间段内重物的加速度有多大？(2)求第二个时间段内牵引力的功率有多大？(3)求被提升重物在第二个时间段内通过的路程。答案(1)5.0 m/s2(2)12 W(3)2.75 m解析(1)由v图象可知，第一个时间段内重物所受拉力保持不变，且F16.0 N根据牛顿第二定律有F1Gma重物速度达到vC3.0 m/s时，受力平衡，即

13、GF24.0 N。由此解得重物的质量m0.40 kg联立解得a5.0 m/s2(2)在第二段时间内，图象的斜率表示拉力的功率，所以拉力的功率保持不变PFv34 W12 W。(3)设第一段时间为t1，重物在这段时间内的位移为x1，则t1 s0.40 s，x1at0.40 m设第二段时间为t2，t2tt11.0 s重物在t2这段时间内的位移为x2，根据动能定理有Pt2Gx2mvmv解得x22.75 m则第二段重物上升的路程为2.75 m。3 动能定理及其应用应用动能定理时，一般结合典型运动进行考查，如平抛运动、圆周运动。答案(1)18 N(2)4 J解析(1)滑块A从Q飞出后做平抛运动，有：LvQ

14、t2Rgt2代入数据解得：vQ4 m/s滑块A从P运动到Q过程中由动能定理得mg2Rmvmv在P点由牛顿第二定律得：Nmgm代入数据解得：N18 N，由牛顿第三定律可知，压力大小为18 N(2)皮带转动方向和滑块A运动方向相反，A在皮带上做匀减速运动弹簧松开之后，其弹性势能转化成滑块A的动能：Epmv滑块从N点到P点运动过程中，由动能定理有：mgLmvmv代入数据解得：Ep4 J若要小滑块A恰好能到达Q点，需让弹簧储存多少弹性势能？提示若滑块恰好能到达Q点，则mgvQ2 m/s从Q到P由动能定理得：mg2Rmvmv从N到P由动能定理得：mgLmvmv弹簧松开后，弹性势能转化为动能EpmvEp2.8 J动能定理的应用(1)应用动能定理解题的步骤确定研究对象和研究过程。分析研究对象的受力情况和各力的做功情况。写出该过程中合力做的功，或分别写出各个力做的功(注意功的正负)，如果研究过程中物体受力情况有变化，要分别写出力在各个阶段做的功。写出物体的初、末动能