2019年最新-2019高考总复习物理课件必修2第五章第一节-精选文档

方向始终与物体在该点的切线成37° 角．圆弧所对应的圆心角为60°， BO边为竖直方向．(g取10 m/s2)求这 一过程中：
图5－1－5
(1)拉力F做的功． (2)重力G做的功． (3)圆弧面对物体的支持力FN做的功． (4)圆弧面对物体的摩擦力Ff做的功． 【思路点拨】根据各个力的特点(是恒力 还是变力)，选择相应的计算功的方法， 如功的定义式W＝Flcosα或动能定理．
加速度减小得越来越慢，最后趋于 零，故图乙为汽车的加速度—时间图 象，A对C错．
题型探究讲练互动
题型1 变力做功的计算
例1 如图5－1－5所示，一质量为m＝ 2.0 kg的物体从半径为R＝5.0 m的圆弧 的A端，在拉力作用下沿圆弧缓慢运动 到B端(圆弧AB在竖直平面内)．拉力F大 小不变始终为15 N，
所 以 WF ＝ W1 ＋ W2 ＋ … ＋ Wn ＝ Fcos37°(l1＋l2＋…＋ln) ＝Fcos37°·π3R＝20π J＝62.8 J. (2)重力 G 做的功 WG＝－mgR(1－cos60°) ＝－50 J. (3)物体受的支持力 FN 始终与物体的运 动方向垂直，所以 WFN＝0.
最大功率Pm＝Ffvm＝2×2 W＝4 W 摩擦力做功为：W＝Ffx＝2×2 J＝4 J 相对静止后物块与传送带之间无摩擦
力，此后物块匀速运动到B端，物块由 A端到B端所用的时间为： t＝va＋l－v x＝21 s＋8－2 2 s＝5 s
则物块在被传送过程中所受摩擦力的平 均功率为： P ＝Wt ＝45W＝0.8 W. 【答案】 4 W 0.8 W
由图5－1－1中的位置无初速地释 放，则可判断在球下摆过程中绳的拉 力对车做正功．因为绳的拉力使车的 动能增加了．又因为M和m构成的系 统的机械能是守恒的，M增加的机械 能等于m减少的机械能，所以绳的拉 力一定对球m做负功．
图5－1－1
特别提醒：(1)作用力和反作用力虽 然等大反向，但由于其分别作用在两 个物体上，产生的位移效果无必然联
系，故作用力和反作用力的功不一定 一正一负，大小也不一定相等.(2)摩 擦力并非只做负功，可以做正功、负 功或不做功.
即时应用 1．人造地球卫星在椭圆轨道上运 行，由图5－1－2中的a点运动到b点 的过程中( )
图5－1－2
A．万有引力对卫星做正功 B．万有引力对卫星做负功 C．万有引力对卫星先做正功，再做 负功 D．万有引力对卫星一直不做功
三、机车两种启动方式的比较 对机动车等交通工具，在启动的时 候，通常有两种启动方式，即以恒定 功率启动和以恒定加速度启动．现比 较如下：
两种 方式
以恒定功率启动
以恒定加速度启 动
P－t 图和 v－t
图
两种 方式
以恒定功率启动
过 程
v↑⇒F＝P不v变↓
O
分加
图5－1－3
A．物体的质量为10 kg B．物体与水平面间的动摩擦因数为 0.2 C．第1秒内摩擦力对物体做的功为60 J D．第1秒内拉力对物体做的功为60 J
解析：选 AD.由动能定理，45 J＝12mv2， 第 1 秒末速度 v＝3 m/s，解出 m＝10 kg， 故 A 正确；撤去拉力后加速度的大小 a ＝34－ －01m/s2＝1 m/s2，摩擦力 Ff＝ma＝ 10 N，又 Ff＝μmg，解出 μ＝0.1，故 B 错误；
(1)先求合外力F合，再应用公式W合＝F合 lcosα求功，其中α为合力F合与位移的 夹角．一般适用于整个过程中合力恒定 不变的情况．
(2)分别求出每个力的功W1、W2、 W3…，再应用W合＝W1＋W2＋W3＋…求 合外力的功．这种方法一般适用于在整 个过程中，某些力分阶段作用的情况．
即时应用
2.(2019·东北三省四市联考)一物体在 水平面上，受恒定的水平拉力和摩擦 力作用沿直线运动，已知在第1秒内 合力对物体做的功为45 J，在第1秒末 撤去拉力，其v－t图象如图5－1－3 所示，g取10 m/s2，则( )
第 1 秒内物体的位移 x＝1.5 m，第 1 秒 内摩擦力对物体做的功 W＝－Ffx＝－ 15 J，故 C 错误；第 1 秒内加速度 a1＝ 31－ －00m/s2＝3 m/s2，设第 1 秒内拉力为 F， 则 F－Ff＝ma1，第 1 秒内拉力对物体做 的功 W＝Fx＝60 J，故 D 项正确．
6m
解析：选 BD.0～2t0 时间内的加速度 a1＝Fm0， 末速度 v1＝a1t1＝2Fm0t0， 位移 x1＝12a1t21＝2Fm0t20； 2t0～3t0 时间内的加速度 a2＝3mF0. 位移 x2＝a1t1t2＋12a2t22＝72Fm0t0.
末速度 v2＝a1t1＋a2t2＝5Fm0t0.
加速度减小的 加速运动
两种 方式
以恒定 功率启
动
BC 段
无
以恒定加速度启动
F＝F 阻⇒a＝0⇒以
vm＝
P额匀速运动 F阻
特别提醒：图表中的v1为机车以恒定 加速度启动时，匀加速运动的末速
度，而vm为机车以额定功率运动时所 能达到的最大速度.
即时应用 3．(2019·白银模拟)汽车在平直的公 路上以恒定的功率启动，设阻力恒 定，则下图中关于汽车运动过程中加 速度、速度随时间变化的关系，以下 判断正确的是( )
(1)P＝ Wt ,P为时间t内的__平__均___功率. (2)P＝Fvcosα(α为F与v的夹角) ①v为平均速度，则P为_平__均__功率； ②v为瞬时速度，则P为_瞬__时__功率． 4．额定功率：机械___正__常__工__作____时 输出的最大功率．
5．实际功率：机械__实__际__工__作___时输 出的功率，要求____小__于__或__等__于____额 定功率．
图5－1－4
A．汽车的加速度—时间图象可用图 乙描述
B．汽车的速度—时间图象可用图甲 描述
C．汽车的加速度—时间图象可用图 丁描述
D．汽车的速度—时间图象可用图丙 描述
解析：选 AB.由牛顿第二定律得 F－Ff ＝ma，F＝Pv，即Pv－Ff＝ma，随着 v 的 增大，汽车做加速度减小的加速运动， 在 v t 图象上斜率应越来越小，故甲为 汽车的速度—时间图象，B 对 D 错；因 速度增加得越来越慢，由 a＝mPv－Fmf知，
摩擦力对物块做功，求出物块在摩擦
力作用下的位移和运动时间．
物块受向右的摩擦力为： Ff＝μmg＝0.1×2×10 N＝2 N 加速度为 a＝Fmf＝μg ＝0.1×10 m/s2＝1 m/s2 当物块与传送带相对静止时的位移为： x＝2va2＝2×22 1m＝2 m＜8 m，所以最大速 度 vm＝2 m/s
变式训练1
一质量为m的小球，用长为L的轻绳悬 挂在O点，小球在水平力F作用下，开 始由平衡位置P点缓慢地移动到Q点， 此时绳与竖直方向的偏角为θ，如图5 －1－6所示，则力F所做的功为( )
图5－1－6
A．mgLcosθ C．Flsinθ
B．mgL(1－cosθ) D．FLcosθ
解析：选B.小球受重力、水平拉力和绳 子拉力的作用，其中绳子拉力对小球不
性 速直线运动
质
以恒定加速度 启动
a
＝
F－F阻 m
不
变
⇒
F
不 变 ⇒ v↑ P ＝ Fv↑ 直
到 P 额＝Fv1
匀加速直线运 动，维持时间
t0＝va1
两种 方式
以恒定功率启动
过 F＝F 阻⇒a＝0⇒
程
分 A析
F 阻＝vPm
B 段
运 动
以vm匀速直线运
性
动
质
以恒定加速度 启动
v↑⇒F＝Pv额↓⇒ a＝F－mF阻↓
特别提示：发动机的功率是指发动机 的牵引力的功率，而不是机车所受合 力的功率．
要点透析直击高考
一、判断正负功的方法 1．根据力和位移方向之间的夹角判 断 此法常用于恒力做功的判断． 2．根据力和速度方向之间的夹角判 断
此法常用于质点做曲线运动时变力做 功的判断． 3．从能的转化角度来进行判断：此 法常用于判断相互联系的两个物体之 间的相互作用力做功的情况． 例如车M静止在光滑水平轨道上，球 m用细线悬挂在车上，
解析：选B.由于图中万有引力与速度 方向夹角始终大于90°，故在此过程 中万有引力对卫星做负功．
二、功的计算 1．恒力做功的计算 用公式W＝Flcosα计算，其中F为恒力， l是物体相对地面的位移，而不是相 对于和它接触的物体的位移． 2．变力做功的计算
(1)用动能定理W＝ΔEk计算 (2)当变力做功的功率一定时，用功 率和时间计算：W＝Pt. (3)将变力做功转化为恒力做功． 3．总功的计算
(4)因物体在拉力F作用下缓慢移动， 动能不变，由动能定理知：WF＋WG ＋WFf＝0. 所以WFf＝－WF－WG＝(－62.8＋50) J ＝－12.8 J.
【答案】 (1)62.8 J (2)－50 J (3)0 (4)－12.8 J
【规律总结】在遇到求功的问题时， 一定要分清是求恒力做的功还是变力 做的功，如果是求变力做功，看能否 转化为求恒力做功的问题，不能转化 的，要借助动能定理或能量守恒定律 求解．
因此 3t0 时刻的瞬时功率 P3t0＝3F0·v2＝15mF20t0，A 错误，B 正确；
0～3t0 时间内，水平拉力的平均功率为：
3．功的正负判断
夹角
功的正负
0°≤α<90° 力对物体做正功
力对物体做负功，或者 90°<α≤180° 说物体克服这个力做了
功
α＝90°
力对物体不做功
特别提示：功是标量，正功表示对物 体做功的力为动力，负功表示对物体 做功的力为阻力，功的正负不表示功 的大小．
二、功率 1．定义：功与完成这些功所用时间 的___比___值_____． 2．物理意义：描述力对物体做功的 ___快__慢_____． 3．公式