（高中物理）機(jī)械能守恒定律第一講

機(jī)械能守恒定律第一講--------功和功率知識體系：一：功定義：表達(dá)式：做功與做正負(fù)功的關(guān)系二：總功的表達(dá)式：三：功率定義：表達(dá)式：汽車啟動的問題以恒定的功率啟動：勻加速啟動：思路體系：功的計(jì)算方法。一般是找力，找位移，找夾角。2.變力做功轉(zhuǎn)化為恒力做功，常見的方法有三種：〔1〕如果力是均勻變化的，可用求平均力的方法將變力轉(zhuǎn)化為恒力?！?〕耗散力〔如空氣阻力〕在曲線運(yùn)動〔或往返運(yùn)動〕過程中，所做的功等于力和路程的乘積，不是力和位移的乘積，可將方向變化、大小不變的變力轉(zhuǎn)化為恒力來求力所做的功?！?〕將變力做功轉(zhuǎn)化為恒力做功3.根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律或動能定理計(jì)算功，此種方法不僅適用于恒力的功，也適用于變力的功。4.根據(jù)W=Pt計(jì)算一段時(shí)間的功，此公式適用于功率恒定的情況。5.根據(jù)力—位移圖像的物理意義計(jì)算力對物體所做的功。二：總功的求解方法：先求合力，再求合位移最后找他們的夾角。利用公式：功為標(biāo)量，先把各個(gè)力的功求出在求他們的代數(shù)和即為總功。題型體系:題型一：求功例1.【09··17】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)系如下列圖，力的方向保持不變，那么【】A．時(shí)刻的瞬時(shí)功率為B．時(shí)刻的瞬時(shí)功率為C．在到這段時(shí)間內(nèi)，水平力的平均功率為D.在到這段時(shí)間內(nèi)，水平力的平均功率為1.BD例2.〔09·理科根底·9〕物體在合外力作用下做直線運(yùn)動的v一t圖象如下列圖。以下表述正確的選項(xiàng)是〔A〕A．在0—1s內(nèi)，合外力做正功B．在0—2s內(nèi)，合外力總是做負(fù)功C．在1—2s內(nèi)，合外力不做功D．在0—3s內(nèi)，合外力總是做正功解析：根據(jù)物體的速度圖象可知，物體0-1s內(nèi)做勻加速合外力做正功，A正確；1-3s內(nèi)做勻減速合外力做負(fù)功。根據(jù)動能定理0到3s內(nèi)，1—2s內(nèi)合外力做功為零。例3.(08理綜20)一個(gè)靜止的質(zhì)點(diǎn),在0～4s時(shí)間內(nèi)受到力F的作用,力的方向始終在同一直線上,力F隨時(shí)間t的變化如下列圖,那么質(zhì)點(diǎn)在 ()A.第2s末速度改變方向B.第2s末位移改變方向C.第4s末回到原出發(fā)點(diǎn)D.第4s末運(yùn)動速度為零答案D題型二：汽車啟動的問題例四.【09··46】與普通自行車相比，電動自行車騎行更省力。下表為某一品牌電動自行車的局部技術(shù)參數(shù)。在額定輸出功率不變的情況下，質(zhì)量為60Kg的人騎著此自行車沿平直公路行駛，所受阻力恒為車和人總重的0.04倍。當(dāng)此電動車到達(dá)最大速度時(shí)，牽引力為N,當(dāng)車速為2m/s時(shí)，其加速度為m/s2(g=10mm/s2)規(guī)格后輪驅(qū)動直流永磁鐵電機(jī)車型14電動自行車額定輸出功率200W整車質(zhì)量40Kg額定電壓48V最大載重120Kg額定電流課堂練習(xí)：1．質(zhì)量為m的物體，受水平力F的作用，在粗糙的水平面上運(yùn)動，以下說法中正確的選項(xiàng)是()A．如果物體做加速直線運(yùn)動，F(xiàn)一定對物體做正功B．如果物體做減速直線運(yùn)動，F(xiàn)一定對物體做負(fù)功圖5－1－6C．如果物體做減速直線運(yùn)動，F(xiàn)圖5－1－6D．如果物體做勻速直線運(yùn)動，F(xiàn)一定對物體做正功2.2008年9月6日，殘奧會在開幕．我國運(yùn)發(fā)動侯斌坐在輪椅上靠自身牽引升空點(diǎn)燃主火炬．該裝置可簡化為如圖5－1－6所示的定滑輪模型．假設(shè)侯斌和輪椅的總質(zhì)量為m，需要上升高度h點(diǎn)燃主火炬，設(shè)上升時(shí)間為t，不計(jì)一切摩擦和細(xì)繩質(zhì)量，那么()A．假設(shè)侯斌拉繩的拉力為F，那么上升的加速度為a＝2F/B．假設(shè)侯斌以速度v勻速向下拉繩，那么侯斌拉繩的功率等于mgvC．假設(shè)侯斌拉繩先加速后勻速最后減速到零，那么在整個(gè)上升過程中，侯斌拉細(xì)繩的力都一定不小于mg/2D．假設(shè)侯斌拉繩先加速后勻速最后減速到零，那么在整個(gè)上升過程中，侯斌拉細(xì)繩做功W＝mgh圖5－1－73.如圖5－1－7圖5－1－7A．加油機(jī)和受油機(jī)一定相對運(yùn)動B．加油機(jī)和受油機(jī)的速度可能不相等C．加油機(jī)向受油機(jī)供油，受油機(jī)質(zhì)量增大，必須減小發(fā)動機(jī)輸出功率圖5－1－8圖5－1－84.(·模擬)一輛汽車在平直的公路上以某一初速度運(yùn)動，運(yùn)動過程中保持恒定的牽引功率，其加速度a和速度的倒數(shù)(1/v)圖象如圖5－1－8所示．假設(shè)汽車的質(zhì)量，那么根據(jù)圖象所給的信息，不能求出的物理量是()A．汽車的功率B．汽車行駛的最大速度C．汽車所受到的阻力D．汽車運(yùn)動到最大速度所需的時(shí)間5．在旅游時(shí)，最刺激的莫過于滑沙運(yùn)動．某人坐在滑沙板上從沙坡斜面的頂端由靜止沿直線下滑到斜面底端時(shí)，速度為2v0，設(shè)人下滑時(shí)所受阻力恒定不變，沙坡長度為L，斜面傾角為α，人的質(zhì)量為m，滑沙板質(zhì)量不計(jì)，重力加速度為g.那么()A．假設(shè)人在斜面頂端被其他人推了一把，沿斜面以v0的初速度下滑，那么人到達(dá)斜面低端時(shí)的速度大小為3v0B．假設(shè)人在斜面頂端被其他人推了一把，沿斜面以v0的初速度下滑，那么人到達(dá)斜面低端時(shí)的速度大小為eq\r(5)v0C．人沿沙坡下滑時(shí)所受阻力Ff＝mgsinα－2mveq\o\al(2,0)/LD．人在下滑過程中重力功率的最大值為2mgv06.質(zhì)量為m的物體置于傾角為θ的斜面上，物體與斜面間的動摩擦系數(shù)為μ，在外力作用下，斜面以加速度a沿水平方向向左做勻加速運(yùn)動，運(yùn)動中物體m與斜面體相對靜止。那么關(guān)于斜面對m的支持力和摩擦力的以下說法中錯誤的選項(xiàng)是〔〕θmaA．支持力一定做正功B．摩擦力θmaC．摩擦力可能不做功D．摩擦力可能做負(fù)功7.(東城區(qū)期末試題)以下說法正確的選項(xiàng)是〔〕A．質(zhì)點(diǎn)做自由落體運(yùn)動，每秒內(nèi)重力所做的功都相同B．質(zhì)點(diǎn)做平拋運(yùn)動，每秒內(nèi)動量的增量都相同C．質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動，每秒內(nèi)合外力的沖量都相同D．質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動，每四分之一周期內(nèi)回復(fù)力做的功都相同課堂練習(xí)答案：1.：ACD2.D3.D4.：D5.BC6.B7.B課后作業(yè)：1．汽車以額定功率從水平路面上坡時(shí)，司機(jī)要通過變速桿進(jìn)行“換擋〞，其目的是()A．增大速度，增大牽引力B．減小速度，減小牽引力C．增大速度，減小牽引力D．減小速度，增大牽引力2．沿著高度相同，坡度不同，粗糙程度也不同的斜面向上拉同一物體到頂端，以下說法中正確的選項(xiàng)是()A．沿坡度小，長度大的斜面上升克服重力做的功多B．沿長度大、粗糙程度大的斜面上升克服重力做的功多C．沿坡度大、粗糙程度大的斜面上升克服重力做的功多D．上述幾種情況重力做功同樣多3．一輛汽車保持功率不變駛上一斜坡，其牽引力逐漸增大，阻力保持不變，那么在汽車駛上斜坡的過程中()圖5－1－9圖5－1－94.如圖5－1－9所示，質(zhì)量為m的物體置于傾角為θ的斜面上，物體與斜面間的動摩擦因數(shù)為μ，在外力作用下，斜面以加速度a沿水平方向向左做勻加速運(yùn)動，運(yùn)動中物體m與斜面體相對靜止．那么關(guān)于斜面對m的支持力和摩擦力的以下說法中錯誤的選項(xiàng)是()A．支持力一定做正功B．摩擦力一定做正功C．摩擦力可能不做功D．摩擦力可能做負(fù)功5．關(guān)于摩擦力做功的以下說法不正確的選項(xiàng)是()A．滑動摩擦力阻礙物體的相對運(yùn)動，一定做負(fù)功B．靜摩擦力起著阻礙物體相對運(yùn)動趨勢的作用，一定不做功C．靜摩擦力和滑動摩擦力一定都做負(fù)功D．系統(tǒng)內(nèi)兩物體間的相互作用的一對摩擦力做功的總和恒等于0圖5－1－106.如圖5－1－10所示，用恒力F拉著質(zhì)量為m的物體沿水平面從A移到B圖5－1－10A．有摩擦力時(shí)比無摩擦力時(shí)F做的功多B．有摩擦力時(shí)與無摩擦力時(shí)F做功一樣多C．物體加速運(yùn)動時(shí)F做的功比減速運(yùn)動時(shí)F做的功多D．物體無論是加速、減速還是勻速，力F做的功一樣多7．將一質(zhì)量為m的小球以初速度v0從傾角為θ的斜坡頂向外水平拋出，并落在斜坡上，那么當(dāng)它擊中斜坡時(shí)重力做功的功率是()圖5－1－11A．mgv0cotθB．mgv0tanθC．2mgv0cotθD．2mgv0tan圖5－1－118.汽車在水平路面上從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動，t1s末關(guān)閉發(fā)動機(jī)，做勻減速直線運(yùn)動，t2s末靜止，其v－t圖象如圖5－1－11所示．圖中α＜β，假設(shè)汽車牽引力做功為W、平均功率為P，汽車加速和減速過程中克服摩擦力做功分別為W1和W2、平均功率分別為P1和P2，那么()A．W＝W1＋W2B．W1＞W(wǎng)2C．P＝P1D．P1＝P圖5－1－1圖5－1－129.質(zhì)量為2kg的物體，放在動摩擦因數(shù)為μ＝0.1的水平面上，在水平拉力F的作用下，由靜止開始運(yùn)動，拉力做的功W和物體發(fā)生的位移x之間的關(guān)系如圖5－1－12所示，g＝10m/s2.以下說法中正確的選項(xiàng)是()A．此物體在AB段做勻加速直線運(yùn)動，且整個(gè)過程中拉力的最大功率為15瓦B．此物體在AB段做勻速直線運(yùn)動，且整個(gè)過程中拉力的最大功率為6瓦C．此物體在AB段做勻加速直線運(yùn)動，且整個(gè)過程中拉力的最大功率為6瓦D．此物體在AB段做勻速直線運(yùn)動，且整個(gè)過程中拉力的最大功率為15瓦圖5－1－1圖5－1－1310.質(zhì)量為m＝20kg的物體，在大小恒定的水平外力F的作用下，沿水平面做直線運(yùn)動.0～2.0s內(nèi)F與運(yùn)動方向相反，2.0s～4.0s內(nèi)F與運(yùn)動方向相同，物體的速度－時(shí)間圖象如圖5－1－13所示，g取10m/s2.那么()A．物體在0～4s內(nèi)通過的位移為8mB．拉力F的大小為100NC．物體與地面間的動摩擦因數(shù)為0.2D．物體克服摩擦力做的功為480J11.(·，23)如圖5－1－14為修建高層建筑常用的塔式起重機(jī)．在起重機(jī)將質(zhì)量m＝5×103kg的重物豎直吊起的過程中，重物由靜止開始向上做勻加速直線運(yùn)動，加速度a＝0.2m/s2，當(dāng)起重機(jī)輸出功率到達(dá)其允許的最大值時(shí)，保持該功率直到重物做vm＝1.02m/s的勻速運(yùn)動．取g＝10m/s圖5－1－14圖5－1－14(2)重物做勻加速運(yùn)動所經(jīng)歷的時(shí)間和起重機(jī)在第2秒末的輸出功率．12.質(zhì)量為10kg的物體在F=200N靜止開始沿斜面運(yùn)動,斜面固定不動,與水平地面的夾角θ=37°.力F作用2秒鐘后撤去,物體在斜面上繼續(xù)上滑了1.25秒鐘后,速度減為零.求:物體與斜面間的動摩擦因數(shù)μ和物體的總位移s.(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2)答案16.25m課后作業(yè)參考答案：1.D2.D3.CD4.B5.ABCD6.BD7.D8.ABD9.D10ACD11解析：(1)設(shè)起重機(jī)允許輸出的最大功率為P0，重物到達(dá)最大速度時(shí)，拉力F0等于重力．P0＝F0vm①F0＝mg②代入數(shù)據(jù)，有：P0×104W③(2)勻加速運(yùn)動結(jié)束時(shí)，起重機(jī)到達(dá)允許輸出的最大功率，設(shè)此時(shí)重物受到的拉力為F，速度為v1，勻加速運(yùn)動經(jīng)歷時(shí)間為t1，有：P0＝Fv1④F－mg＝ma⑤v1＝at1⑥由③④⑤⑥，代入數(shù)據(jù)，得：t1＝5s⑦t＝2s時(shí)，重物處于勻加速運(yùn)動階段，設(shè)此時(shí)速度為v2，輸出功率為P，那么v2＝at⑧P＝Fv2⑨由⑤⑧⑨，代入數(shù)據(jù)，得：P×104W．⑩答案：×104×104W12.解析設(shè)力F作用時(shí)物體沿斜面上升加速度為a1，撤去力F后其加速度變?yōu)閍2,那