第三章-动能的变化与机械功课件(沪科版必修2).ppt

1、第3章 阶段复习课一、功的进一步理解及求法一、功的进一步理解及求法1.1.功的正负的判断方法功的正负的判断方法(1)(1)利用公式利用公式W=FscosW=Fscos计算确定，此法常用于恒力做功情况。计算确定，此法常用于恒力做功情况。(2)(2)利用力利用力F F与运动速度与运动速度v v的方向夹角的方向夹角来判断：来判断：090090时力时力F F做正功；做正功；=90=90时力时力F F不做功；不做功；9090180180时力时力F F做负功。做负功。(3)(3)利用功能关系来判断，利用重力做的功与重力势能变化，弹利用功能关系来判断，利用重力做的功与重力势能变化，弹力做的功与弹性势能变化、

2、合力做的功与动能变化，除重力以力做的功与弹性势能变化、合力做的功与动能变化，除重力以外的其他力做的功与机械能变化等关系，根据能量的变化来确外的其他力做的功与机械能变化等关系，根据能量的变化来确定功的正负。定功的正负。2.2.功的正负的理解功的正负的理解(1)(1)功为标量，其正负不表示方向。功为标量，其正负不表示方向。(2)(2)某个力做正功，表明这个力为动力，力做负功表示此力为阻某个力做正功，表明这个力为动力，力做负功表示此力为阻力。力。3.3.功的求法功的求法(1)(1)利用定义式来求。若恒力做功，可用定义式利用定义式来求。若恒力做功，可用定义式W=FscosW=Fscos求恒求恒力做的功

3、，其中力做的功，其中F F、s s为力的大小和位移的大小。为力的大小和位移的大小。为力为力F F与位移与位移s s方向上的夹角，且方向上的夹角，且01800180。(2)(2)利用功率求功：若某力做功或发动机的功率利用功率求功：若某力做功或发动机的功率P P一定，则在时一定，则在时间间t t内做的功可用内做的功可用W=PtW=Pt来求。来求。(3)(3)利用功能关系来求。常见的功能关系为重力做功与重力势能利用功能关系来求。常见的功能关系为重力做功与重力势能变化的关系，弹力做功与弹性势能变化的关系，合力做的功与变化的关系，弹力做功与弹性势能变化的关系，合力做的功与物体动能变化的关系，除重力和系统

4、内弹力外其他力做的功与物体动能变化的关系，除重力和系统内弹力外其他力做的功与机械能的关系。根据以上功能关系，若能求出某种能量的变化，机械能的关系。根据以上功能关系，若能求出某种能量的变化，就可以求出相应功的数值。就可以求出相应功的数值。【典例【典例1 1】(2012(2012宜春高一检测宜春高一检测)如图，如图，传送带以速率为传送带以速率为v=2 m/sv=2 m/s 匀速运行，匀速运行，ABAB部分水平部分水平,BC,BC部分与水平面之间的夹角部分与水平面之间的夹角为为3030，ABAB间与间与BCBC间的距离都是间的距离都是12 m12 m，工件与传送带间的动摩，工件与传送带间的动摩擦因数

5、为擦因数为 现将质量为现将质量为5 kg5 kg的工件轻轻放在传送带的的工件轻轻放在传送带的A A端，端，假设工件始终没有离开传送带，求：假设工件始终没有离开传送带，求：(1)(1)工件从工件从A A到到B B的过程中，传送带对工件做的功和工件对传送的过程中，传送带对工件做的功和工件对传送带做的功各是多少。带做的功各是多少。(2)(2)工件从工件从B B到到C C的过程中，传送带对工件做的功和工件对传送的过程中，传送带对工件做的功和工件对传送带做的功各是多少。带做的功各是多少。36，【规范解答【规范解答】(1)(1)工件的加速位移为工件的加速位移为因此，工件从因此，工件从A A到到B B的过程

6、先加速后匀速，加速位移的过程先加速后匀速，加速位移在工件相对传送带滑动过程中，传送带位移为在工件相对传送带滑动过程中，传送带位移为传送带对工件做功传送带对工件做功W W1 1=f=fs s1 1=mgs=mgs1 1=10 J=10 J工件对传送带做功工件对传送带做功W W2 2=-f=-fs s2 2=-20 J=-20 J22v2122smm3 m12 m2g5310 32106 11122sv tsm3 m2510 3 2124sv tm3 m55 3 (2)(2)工件从工件从B B到到C C一直加速一直加速a=gsin-gcosa=gsin-gcos=2.5 m/s=2.5 m/s2

7、2从从B B到到C C所用的时间为所用的时间为t t，根据公式，根据公式代入数值得，代入数值得，t=2.4 st=2.4 s传送带的位移传送带的位移s s3 3=v=vt t=4.8 m=4.8 m传送带对工件做功传送带对工件做功W W3 3=-mgcos=-mgcosL L=-150 J=-150 J工件对传送带做功工件对传送带做功W W4 4=mgcos=mgcoss s3 3=60 J=60 J答案答案:(1)10 J -20 J (2)-150 J 60 J(1)10 J -20 J (2)-150 J 60 J21Lvtat2【变式训练【变式训练】(2012(2012漳州高一检测漳州

8、高一检测)如图所示，一小孩和一大如图所示，一小孩和一大人都以水平的力匀速推动相同的木箱在相同的路面走同样的位人都以水平的力匀速推动相同的木箱在相同的路面走同样的位移移(推箱的速度大小如图中所示推箱的速度大小如图中所示)，比较此过程中两人分别对木，比较此过程中两人分别对木箱做功的多少箱做功的多少()()A.A.大人做的功多大人做的功多B.B.小孩做的功多小孩做的功多C.C.大人和小孩做的功一样多大人和小孩做的功一样多D.D.条件不足，无法判断条件不足，无法判断【解析【解析】选选C C。比较做功的多少必须确定力的大小以及在力的方。比较做功的多少必须确定力的大小以及在力的方向上发生的位移的大小。根据

9、题意不难得到：相同的木箱在相向上发生的位移的大小。根据题意不难得到：相同的木箱在相同的路面上匀速滑动时，人对木箱的作用力与地面对木箱的摩同的路面上匀速滑动时，人对木箱的作用力与地面对木箱的摩擦力是一对平衡力，由于摩擦力相同，因此两人的推力相同。擦力是一对平衡力，由于摩擦力相同，因此两人的推力相同。又因木箱发生的位移相同，根据功的定义式得，大人与小孩对又因木箱发生的位移相同，根据功的定义式得，大人与小孩对木箱做的功一样多，选项木箱做的功一样多，选项C C正确，其他选项均错。正确，其他选项均错。二、对功率的理解及应用二、对功率的理解及应用1.P=,1.P=,此式求出的是此式求出的是t t时间内的平

10、均功率时间内的平均功率,当然若功率一直不变当然若功率一直不变,亦为瞬时功率，当时间亦为瞬时功率，当时间t t极短时，求出的功率也是瞬时功率。极短时，求出的功率也是瞬时功率。2.P=Fvcos2.P=Fvcos,即功率等于力即功率等于力F F、运动的速度、运动的速度v v以及力和速度的夹角以及力和速度的夹角的余弦的乘积。的余弦的乘积。当当=0=0时时,公式简化为公式简化为P=FvP=Fv。3.3.机车以恒定功率启动或以恒定加速度启动机车以恒定功率启动或以恒定加速度启动(1)P=Fv(1)P=Fv指的是牵引力的瞬时功率。指的是牵引力的瞬时功率。(2)(2)依据依据P=FvP=Fv及及a=a=讨论各

11、相关量的变化讨论各相关量的变化,三个最终状态量的特三个最终状态量的特点点:P=P:P=Pm m,a=0(F=f),v=v,a=0(F=f),v=vm m。WtFfm【典例【典例2 2】(2012(2012秦皇岛高一检测秦皇岛高一检测)表中列出了某种型号轿车的表中列出了某种型号轿车的部分数据，试根据表中数据回答下列问题：部分数据，试根据表中数据回答下列问题：(1)(1)如图所示为轿车中用于改变车速的如图所示为轿车中用于改变车速的排挡。手推变速杆到达不同挡位，可排挡。手推变速杆到达不同挡位，可获得不同的运行速度，从获得不同的运行速度，从1 15 5逐挡增逐挡增大速度，大速度，R R是倒车挡。试问轿

12、车要以最是倒车挡。试问轿车要以最大动力上坡，变速杆应推至哪一挡？并说明理由。大动力上坡，变速杆应推至哪一挡？并说明理由。(2)(2)该车以额定功率和最高速度运行时，轿车的牵引力为多大？该车以额定功率和最高速度运行时，轿车的牵引力为多大？(3)(3)如果把如果把0 0108 km/h108 km/h的加速过程看做匀加速直线运动，则此的加速过程看做匀加速直线运动，则此过程中汽车的加速度为多大？过程中汽车的加速度为多大？【规范解答【规范解答】(1)(1)轿车要以最大动力上坡，变速杆应推至轿车要以最大动力上坡，变速杆应推至1 1挡，挡，由由P=FvP=Fv可知，当可知，当P P一定时，要想获得较大的牵

13、引力，就需要减小一定时，要想获得较大的牵引力，就需要减小速度。速度。(2)v(2)v1 1=252 km/h=70 m/s=252 km/h=70 m/sP P额额=140 kW=1.40=140 kW=1.4010105 5 W W由由P P额额=F=F1 1v v1 1得得代入数据计算可得代入数据计算可得F F1 1=2 000 N=2 000 N(3)v(3)v2 2=108 km/h=30 m/s=108 km/h=30 m/s由由 代入数据计算可得代入数据计算可得a=1.5 m/sa=1.5 m/s2 2答案答案:(1)(1)见规范解答见规范解答 (2)2 000 N (3)1.5

14、m/s(2)2 000 N (3)1.5 m/s2 211PFv额2vat【变式训练【变式训练】(2012(2012石家庄高一检测石家庄高一检测)装有装饰材料的木箱装有装饰材料的木箱A A质质量为量为50 kg50 kg，放在水平地面上，要将它运送到，放在水平地面上，要将它运送到90 m90 m远处的施工现远处的施工现场。如果用场。如果用450 N450 N的水平恒力作用的水平恒力作用 6 s 6 s 使使A A从静止开始运动直至从静止开始运动直至到达施工现场。求：到达施工现场。求：(1)6 s(1)6 s内，水平恒力所做的功。内，水平恒力所做的功。(2)(2)木箱与地面间的动摩擦因数。木箱与

15、地面间的动摩擦因数。(3)(3)若用大小为若用大小为450 N450 N，方向与水平方向夹角为，方向与水平方向夹角为3737(sin37(sin37=0.6=0.6，cos37cos37=0.8)=0.8)斜向上的拉力拉木箱斜向上的拉力拉木箱A A从静止从静止开始运动，使木箱开始运动，使木箱A A刚好能够到达刚好能够到达90 m90 m远处的施工现场，拉力的远处的施工现场，拉力的最大瞬时功率是多少？最大瞬时功率是多少？(运动过程中动摩擦因数处处相同，取运动过程中动摩擦因数处处相同，取g=10 m/sg=10 m/s2 2，结果保留，结果保留2 2位有效数字位有效数字)【解析【解析】(1)(1)

16、由由W=FsW=Fs得得W=450 NW=450 N90 m=40 500 J90 m=40 500 J(2)(2)由由s=s=得得a=5 m/sa=5 m/s2 2又又F-mgF-mg=ma,=ma,解得解得=0.4=0.4(3)(3)设力设力F F作用时加速度为作用时加速度为a a1 1,撤去外力后加速度为撤去外力后加速度为a a2 2，则有则有Fcos37Fcos37-(mg-Fsin37-(mg-Fsin37)=ma)=ma1 1mgmg=ma=ma2 2,a,a1 1=5.4 m/s=5.4 m/s2 2，a a2 2=4 m/s=4 m/s2 2又又 解得解得v=20 m/sv=2

17、0 m/s则有则有P=Fvcos37P=Fvcos37=450=4502020cos37cos37 W=7.2 W=7.210103 3 W W答案答案:(1)40 500 J (2)0.4 (3)7.2(1)40 500 J (2)0.4 (3)7.210103 3 W W21at22212vvs,2a2a三、动能定理及应用问题三、动能定理及应用问题动能定理的应用具有广泛性和普遍性。其应用要点有：动能定理的应用具有广泛性和普遍性。其应用要点有：1.1.应用范围的广泛性应用范围的广泛性动能定理既适用于恒力作用过程，也适用于变力作用过程；既动能定理既适用于恒力作用过程，也适用于变力作用过程；既适

18、用于物体做直线运动的情况，也适用于物体做曲线运动的情适用于物体做直线运动的情况，也适用于物体做曲线运动的情况。总之，凡是宏观机械运动中涉及到功与动能关系的问题均况。总之，凡是宏观机械运动中涉及到功与动能关系的问题均适用。适用。2.2.研究对象的单一性研究对象的单一性动能定理的研究对象一般是可以视为质点的单个物体。动能定理的研究对象一般是可以视为质点的单个物体。3.3.动能定理的研究过程既可以是针对运动过程中的某个具体过动能定理的研究过程既可以是针对运动过程中的某个具体过程程,也可以是针对运动的全过程。也可以是针对运动的全过程。4.4.动能定理的计算式为代数式，动能定理的计算式为代数式，v v为

19、相对于同一参考系的速度。为相对于同一参考系的速度。【典例【典例3 3】(2012(2012唐山高一检测唐山高一检测)物体在合外力作用下做直线运物体在合外力作用下做直线运动的动的v-tv-t图像如图所示。下列表述正确的是图像如图所示。下列表述正确的是()()A.A.在在0 01 s1 s内，合外力做正功内，合外力做正功B.B.在在0 02 s2 s内，合外力总是做负功内，合外力总是做负功C.C.在在1 s1 s2 s2 s内，合外力不做功内，合外力不做功D.D.在在0 03 s3 s内，合外力总是做正功内，合外力总是做正功【规范解答【规范解答】0 01 s1 s内物体的速度增加，物体的动能也一直

20、增内物体的速度增加，物体的动能也一直增加，该过程合力一直做正功，加，该过程合力一直做正功，A A对。同理，对。同理，0 02 s2 s内合力先做正内合力先做正功，后做负功，总功为正，功，后做负功，总功为正，B B错。错。1 s1 s2 s2 s内合力做负功，内合力做负功，C C错。错。0 03 s3 s内物体的速度先增大后减小，动能先增后减，合力先做内物体的速度先增大后减小，动能先增后减，合力先做正功，后做负功，全过程不做功，正功，后做负功，全过程不做功，D D错。错。答案答案:A A【变式训练【变式训练】一人用力踢质量为一人用力踢质量为1 kg1 kg的皮球，使球由静止以的皮球，使球由静止以10 m/s10 m/s的速度飞出，假定人踢球瞬间对球平均作用力是的速度飞出，假定人踢球瞬间对球平均作用力是200 N200 N，球在水平方向运动了球在水平方向运动了20 m20 m停止，那么人对球所做的功为停止，那么人对球所做的功为()()A.50 J B.500 J C.4 000 J D.A.50 J B.500 J C.4 000 J D.无法确定无法确定【解析【解析】选选A A。由动能定理得，人对球做的功。由动能定理得，人对球做的功W=-0=50 JW=-0=50 J，A A正确。正确。21mv2