高中物理第五章第1讲功和功率.pptVIP

(1)根据图线ABC,判断该电动车做什么运动,并计算电动车的额定功率; (2)求此过程中电动车做匀加速直线运动的加速度的大小; (3)电动车由静止开始运动,经过多长时间速度达到v1=2m/s? 【解题探究】(1)F- 图像的斜率表示什么物理量?在BC段上 斜率的意义是什么? 提示：斜率k= =Fv=P,BC段斜率不变,说明BC段牵引力的功率是恒定的。 (2)图像中的C点对应电动车的速度为______,恰好为电动车的_____速度。 15m/s 最大 【解析】(1)分析图线可知:①图线AB段代表的过程为牵引力F不变,阻力Ff不变,电动车由静止开始做匀加速直线运动;②图线BC段的斜率表示电动车的功率P,P不变,为额定功率,达到额定功率后,则电动车所受牵引力逐渐减小,做加速度减小的变加速直线运动,直至达最大速度15m/s;此后电动车做匀速直线运动。由图像可得,当达到最大速度vmax=15m/s时,牵引力为 Fmin=400N 故恒定阻力Ff=Fmin=400N 额定功率P=Fminvmax=6×103W (2)匀加速直线运动的加速度 (3)匀加速直线运动的末速度 vB= =3m/s 电动车在速度达到3m/s之前,一直做匀加速直线运动,故所求 时间为t= =1s 答案：(1)AB段表示电动车做匀加速直线运动, BC段表示电动车做加速度逐渐减小的变加速直线运动 6×103W (2)2m/s2 (3)1s 【总结提升】分析机车启动问题时应注意的事项 (1)机车启动的方式不同,机车运动的规律就不同,因此机车启动时,其功率、速度、加速度、牵引力等物理量的变化规律也不相同,分析图像时应注意坐标轴的意义及图像变化所描述的规律。 (2)恒定功率下的加速一定不是匀加速,这种加速过程发动机做的功可用W=Pt计算,不能用W=Fl计算(因为F为变力)。 (3)以恒定牵引力加速时的功率一定不恒定,这种加速过程发动机做的功常用W=Fl计算,不能用W=Pt计算(因为功率P是变化的)。 【变式训练】(2013·黄山模拟)汽车由静止开始做匀加速直线运动,速度达到v0的过程中的平均速度为v1,若汽车由静止开始以额定功率行驶,速度达到v0的过程中的平均速度为v2,且两次历时相同,则(　　) A.v1v2　　　　 　B.v1v2 C.v1=v2 D.条件不足,无法判断 【解析】选B。汽车做匀加速运动时v-t图像 如图线a所示。该过程的平均速度v1= ; 汽车以恒定功率行驶时如图线b所示,此过 程的平均速度 ,由两种情况下的v-t图像知,位移s1s2,故平均速度v1v2,B正确。 【典例透析】如图所示,质量为m的物体置于 倾角为θ的斜面上,物体与斜面间的动摩擦 因数为μ,在外力作用下,斜面以加速度a沿 水平方向向左做匀加速运动,运动中物体m与斜面相对静止。则关于斜面对m的支持力和摩擦力的做功情况,下列说法中错误的是(　　) 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.摩擦力可能做负功 考查内容 静摩擦力做功的特点 【备选例题】 【规范解答】选B。因物体和斜面一起水平向左做匀加速运动,对物体进行受力分析可知,支持力方向垂直斜面向上,由功的公式可知支持力一定做正功。 而摩擦力是否存在需要讨论: (1)当mgtanθ=ma即a=gtanθ时,摩擦力不存在,摩擦力不做功; (2)当mgtanθma即agtanθ时,摩擦力沿斜面向下,摩擦力做正功; (3)当mgtanθma即agtanθ时,摩擦力沿斜面向上,摩擦力做负功。 综上所述,只有选项B是错误的。 曲线运动中功的计算 【典例】(16分)如图所示,一质量m=2.0kg的 物体在①大小恒为15N的拉力F作用下,从半径 R=5.0m的圆弧 的A端②沿圆弧缓慢运动到 B端(圆弧在竖直平面内),拉力F的方向与过 该点的圆弧的切线的③夹角始终为37°。圆弧所对应的圆心角为60°,BO边为竖直方向。求这一过程中(g取10m/s2): (1)④拉力F做的功; (2)重力mg做的功; (3)圆弧面对物体的⑤支持力FN做的功; (4)圆弧面对物体的⑥摩擦力Ff做的功。 【审题——抓住信息，快速推断】 关键信息 信息挖掘 题 干 ①大小恒为15N的拉力 力是矢量,大小不变方向变化的力是变力 ②沿圆弧缓慢运动 物体做曲线运动,“缓慢”的意思是指物体速率很小,可以不考虑其速度的变化,认为每时每刻物体均处于平衡状态 ③夹角始终为37° 指明了力F与圆弧切线方向的关系,即F沿圆弧切线方向上的分力大小始终不变 关键信息 信息挖掘 问 题 ④拉力F做的功 拉力F是变力,力的大小不变,可利用W=(Fcosα)·s路程进行计算 ⑤支持力FN做的功 支持力F