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高中人教版 (2019)4 机械能守恒定律课文内容ppt课件
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这是一份高中人教版 (2019)4 机械能守恒定律课文内容ppt课件，共48页。PPT课件主要包含了力的方向上，力的方向，时间t，总功的求法，PFv，汽车功率，汽车的启动，v增大，P增大，题组一对功的理解等内容，欢迎下载使用。
4.功率两个公式的理解
四、 功的公式W=Flcs α的理解
六、 关于正、负功的两个疑问
九、变力功求解1.图象法：如图所示，当力F和位移l的方向在一条直线上时，变力的功W可用F-l图线与l轴所包围的面积表示。l轴上方的面积表示力对物体做正功的多少，l轴下方的面积表示力对物体做负功的多少。
2.平均值法：当力的方向不变，大小随位移按线性规律变化时，可先求出力对位移的平均值F= ，再用W=Flcs α计算功，如弹簧弹力做功。3.变力功求解主要应用动能定理（后学习）。
在图甲中，光滑水平地面上放着一辆平板车B，车上放一物体A。用力F拉动车上的物体A，B与A一起以相同的加速度前进，且A与B间无相对滑动，则静摩擦力f对A做负功，f的反作用力f ′对B做正功（如图乙所示）。
十、摩擦力的功 1.静摩擦力做功
又如放在匀速转动的圆盘上随同圆盘M一起转动的物体A，它所需的向心力由静摩擦力f提供，静摩擦力f的方向在任一时刻都与速度方向垂直，所以静摩擦力f不做功，如图所示。结论：静摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功。
2.滑动摩擦力做功如图所示，光滑水平地面上放一木板A，其上放一物体B，物体B用细绳固定在竖直墙壁上。现用力F将A从B下面拉出，则B、A间的滑动摩擦力对B不做功，对A做负功。如图所示，水平传送带以速度v向右运动，把木块A轻放在传送带上，木块A相对传送带向左滑动（相对地面向右运动），木块A受滑动摩擦力向右，传送带对木块A的滑动摩擦力对木块做正功。
结论：滑动摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功。
十一、一对相互作用力做功的特点
1.作用力与反作用力的特点：大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。作用力与反作用力作用在不同物体上。2.作用力、反作用力作用下的物体运动的特点：可能向相反方向运动，也可能向同一方向运动，也可能一个运动，而另一个静止，还可能两物体都静止。3.由W=Flcs α不难判断，作用力做的功与反作用力做的功，没有必然的关系，可能相等，也可能不等；可能同为正功或负功，也可能一正一负，还可能一个为零，另一个不为零。
汽车在行驶的过程中，发动机的最大功率等于额定功率。
汽车加速运动的情况有两种：1、以额定功率P额启动;2、在恒定的牵引力F作用下匀加速启动。
结论：在额定功率下，当汽车做匀速运动时，速度最大。
2、当 F=f 时速度最大
1、先匀加速再变加速最后匀速
0～t1阶段，机车匀加速
t1时刻，机车达额定功率
t1 ～t2阶段，机车以额定功率继续加速，同情况1
v 增大，F减小，一直到a = 0
当汽车发动机的功率一定时，根据P=Fv知，牵引力与速度成反比，所以通过减小速度来增大牵引力，使汽车能顺利上坡。
1、汽车上坡时，司机一般要“换挡”减小车速，使汽车以较小的速度爬坡，为什么呢？请用今天所学的知识加以解释。
2、汽车上坡时，若不减小车速，司机应采取什么措施？为什么？
加大油门，增大输出功率，来获得较大的牵引力。
题1［多选］下列说法中正确的是（ ）A.功是矢量，正、负表示方向B.功是标量，正、负表示外力对物体做功还是物体克服外力做功C.功和能的单位都是焦耳，功和能可以相互转化D.力做功总是在某过程中完成的，所以功是一个过程量
【解析】A错，B对：功有正、负之分，但功是标量，功的正、负表示动力做功还是阻力做功；C错：通过做功可以使一种形式的能转化为另一种形式的能，但不能说功转化为能或能转化为功；D对：力做功过程与时间或位移对应，所以功是一个过程量。
【解题依据】（1）功是过程量，力做功时，必定跟一段时间或一段位移对应。（2）功是标量，功的正、负不表示功有方向，也不表示功的大小。正功和负功只表示力对物体的两种不同的作用效果。（3）功是能量转化的量度，力对物体做正功，物体能量增加；力对物体做负功，物体能量减少。
题2 关于力对物体做功的说法中，正确的是（ ）A.力作用到物体上，力一定对物体做功B.只要物体通过一段位移，就一定有力对物体做了功C.只要物体受到力的作用，而且还通过了一段位移，则此力一定对物体做了功D.物体受到力的作用，而且有位移发生，则力有可能对物体做功，也可能没有做功
提示：力在位移方向是否有分量。
【解析】A对：根据功的公式W=Flcs α，轮胎受的摩擦力与位移方向的夹角为180°，摩擦力做负功。B、D错：轮胎受到的重力和地面的支持力与位移垂直，均不做功。C错：轮胎受到的拉力与位移夹角小于90°，做正功。
题组二 是否做功及做功正负的判断
题3如图所示，拖着旧橡胶轮胎跑是身体耐力训练的一种有效方法。如果某受训者拖着轮胎在水平直道上跑了100 m，那么下列说法正确的是（ ）A.轮胎受到地面的摩擦力做了负功B.轮胎受到的重力做了正功C.轮胎受到的拉力不做功D.轮胎受到地面的支持力做了正功
题4如图所示，用轻绳拴一物体，以加速度a向下做减速运动。关于物体所受力的做功情况，下列说法正确的是（ ）
A. 重力做正功，拉力做负功，合力做正功B. 重力做正功，拉力做负功，合力做负功C. 重力做正功，拉力做正功，合力做正功D. 重力做负功，拉力做负功，合力做负功
【注意】（1）公式W=Flcs α只适用于计算恒力的功。（2）公式中的W、F、l各量具有同时性、对应性，l是物体相对地面的位移，力对哪个物体做功，l就是哪个物体的对地位移。
题组三 恒力的功、合力的功
合力的功（总功）的求法方法一：先求各力的合力，然后计算合力所做的功，该方法适用于合力不变的情况，各力作用于同一过程。方法二：先分别计算每个力做的功，再求各力做功的代数和，该方法应用范围更广，适用于多过程。用此法时注意判断各个力做功的正、负，求和时不能丢掉正负号。
题7一物块放在水平地面上，受到水平推力F的作用，力F与时间t关系如图甲所示，物块的运动速度v与时间t的关系如图乙所示。10 s后的v-t图像没有画出，重力加速度g取10 m/s2。下列说法正确的是（ ）A.物块滑动时受到的摩擦力大小为6 NB.物块的质量为1 kgC.物块在0~10 s内克服摩擦力做功为50 JD.拉力在10 s内做的功为175 J
甲 乙
题8 用铁锤将一铁钉击入墙壁，设墙壁对铁钉的阻力与铁钉进入墙壁内的深度成正比。在铁锤第一次击打铁钉时，能把铁钉击入墙壁内1 cm。问铁锤第二次击打铁钉时，能将铁钉击入的深度为多少？（设铁锤每次做功相等）
【注意】（1）本题中空气阻力大小不变、方向变化，但空气阻力的方向始终与速度方向相反，适用微元法求解。（2）大小不变、方向时刻与速度方向相同（或相反）的力做的功，等于力与路程的乘积，即W=fs（方向相同时）或W=-fs（方向相反时）。
题10如图所示，固定的光滑竖直杆上套着一个滑块，用轻绳系着滑块绕过光滑的定滑轮，以恒定的拉力F拉绳，使滑块从A点起由静止开始上升。若从A点上升至B点和从B点上升至C点的过程中拉力F做的功分别为W1和W2，图中AB=BC，则（ ）A.W1>W2B.W1
【注意】 ①不需考虑弧形轨道是否光滑；②传送带不能光滑；③传送带足够长。
易误警示：此题中两物体间的摩擦力是一对作用力与反作用力，虽然大小相等、方向相反，但两个物体间有相对运动，两个物体的位移不等，所以这一对摩擦力做功的总和不为零。
题组六 对功率概念的理解
题组七 平均功率和瞬时功率的计算
【注意】 公式P=Fvcs α中的α是力F与速度v方向间的夹角，在本题中α=53°。
题16如图所示，细线的一端固定于O点，另一端系一小球。在水平拉力作用下，小球以恒定速率在竖直平面内由A点运动到B点。在此过程中拉力的瞬时功率变化情况是（ ）A.逐渐增大B.逐渐减小C.先增大，后减小 D.先减小，后增大
解析：设F与速度v的夹角为θ，则P=Fvcs θ，对力进行分解，在切线方向上（速度方向上）合力为0，即mgsin θ=Fcs θ，所以P=mgvsin θ，随θ增大，P增大。
【解析】 设人和车的总质量约为60 kg，假若匀速运动，则人做功时的动力约为F=F阻=12 N，骑行速度约为20 km/h≈5.6 m/s，则人做功的功率P=Fv=67.2 W，选项B最接近题意。
功率的估算问题的解题方法解答功率估算题时，在“估算”的过程中要注意以下几方面的问题：①“估算”时要依据平时生活的经验积累，尽可能地利用一些熟悉的量，做到与生活实际相符合；②挖掘题中的隐含条件，代入“关系式”中估算出最接近的值；③用排除法将明显不符的数据排除。
题组三 功率与生活（估算问题）
【提示】根据图片，按比例估算杠铃被举起的高度
【点拨】树叶的运动不是自由落体运动，下落时间只能近似估算。此类问题多用排除法解答，即先根据理想情况分析计算，然后根据实际情形和选项确定答案。
题组九 机车启动问题<1>以恒定功率启动
<2>以恒定加速度启动
4.功率两个公式的理解
四、 功的公式W=Flcs α的理解
六、 关于正、负功的两个疑问
九、变力功求解1.图象法：如图所示，当力F和位移l的方向在一条直线上时，变力的功W可用F-l图线与l轴所包围的面积表示。l轴上方的面积表示力对物体做正功的多少，l轴下方的面积表示力对物体做负功的多少。
2.平均值法：当力的方向不变，大小随位移按线性规律变化时，可先求出力对位移的平均值F= ，再用W=Flcs α计算功，如弹簧弹力做功。3.变力功求解主要应用动能定理（后学习）。
在图甲中，光滑水平地面上放着一辆平板车B，车上放一物体A。用力F拉动车上的物体A，B与A一起以相同的加速度前进，且A与B间无相对滑动，则静摩擦力f对A做负功，f的反作用力f ′对B做正功（如图乙所示）。
十、摩擦力的功 1.静摩擦力做功
又如放在匀速转动的圆盘上随同圆盘M一起转动的物体A，它所需的向心力由静摩擦力f提供，静摩擦力f的方向在任一时刻都与速度方向垂直，所以静摩擦力f不做功，如图所示。结论：静摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功。
2.滑动摩擦力做功如图所示，光滑水平地面上放一木板A，其上放一物体B，物体B用细绳固定在竖直墙壁上。现用力F将A从B下面拉出，则B、A间的滑动摩擦力对B不做功，对A做负功。如图所示，水平传送带以速度v向右运动，把木块A轻放在传送带上，木块A相对传送带向左滑动（相对地面向右运动），木块A受滑动摩擦力向右，传送带对木块A的滑动摩擦力对木块做正功。
结论：滑动摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功。
十一、一对相互作用力做功的特点
1.作用力与反作用力的特点：大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。作用力与反作用力作用在不同物体上。2.作用力、反作用力作用下的物体运动的特点：可能向相反方向运动，也可能向同一方向运动，也可能一个运动，而另一个静止，还可能两物体都静止。3.由W=Flcs α不难判断，作用力做的功与反作用力做的功，没有必然的关系，可能相等，也可能不等；可能同为正功或负功，也可能一正一负，还可能一个为零，另一个不为零。
汽车在行驶的过程中，发动机的最大功率等于额定功率。
汽车加速运动的情况有两种：1、以额定功率P额启动;2、在恒定的牵引力F作用下匀加速启动。
结论：在额定功率下，当汽车做匀速运动时，速度最大。
2、当 F=f 时速度最大
1、先匀加速再变加速最后匀速
0～t1阶段，机车匀加速
t1时刻，机车达额定功率
t1 ～t2阶段，机车以额定功率继续加速，同情况1
v 增大，F减小，一直到a = 0
当汽车发动机的功率一定时，根据P=Fv知，牵引力与速度成反比，所以通过减小速度来增大牵引力，使汽车能顺利上坡。
1、汽车上坡时，司机一般要“换挡”减小车速，使汽车以较小的速度爬坡，为什么呢？请用今天所学的知识加以解释。
2、汽车上坡时，若不减小车速，司机应采取什么措施？为什么？
加大油门，增大输出功率，来获得较大的牵引力。
题1［多选］下列说法中正确的是（ ）A.功是矢量，正、负表示方向B.功是标量，正、负表示外力对物体做功还是物体克服外力做功C.功和能的单位都是焦耳，功和能可以相互转化D.力做功总是在某过程中完成的，所以功是一个过程量
【解析】A错，B对：功有正、负之分，但功是标量，功的正、负表示动力做功还是阻力做功；C错：通过做功可以使一种形式的能转化为另一种形式的能，但不能说功转化为能或能转化为功；D对：力做功过程与时间或位移对应，所以功是一个过程量。
【解题依据】（1）功是过程量，力做功时，必定跟一段时间或一段位移对应。（2）功是标量，功的正、负不表示功有方向，也不表示功的大小。正功和负功只表示力对物体的两种不同的作用效果。（3）功是能量转化的量度，力对物体做正功，物体能量增加；力对物体做负功，物体能量减少。
题2 关于力对物体做功的说法中，正确的是（ ）A.力作用到物体上，力一定对物体做功B.只要物体通过一段位移，就一定有力对物体做了功C.只要物体受到力的作用，而且还通过了一段位移，则此力一定对物体做了功D.物体受到力的作用，而且有位移发生，则力有可能对物体做功，也可能没有做功
提示：力在位移方向是否有分量。
【解析】A对：根据功的公式W=Flcs α，轮胎受的摩擦力与位移方向的夹角为180°，摩擦力做负功。B、D错：轮胎受到的重力和地面的支持力与位移垂直，均不做功。C错：轮胎受到的拉力与位移夹角小于90°，做正功。
题组二 是否做功及做功正负的判断
题3如图所示，拖着旧橡胶轮胎跑是身体耐力训练的一种有效方法。如果某受训者拖着轮胎在水平直道上跑了100 m，那么下列说法正确的是（ ）A.轮胎受到地面的摩擦力做了负功B.轮胎受到的重力做了正功C.轮胎受到的拉力不做功D.轮胎受到地面的支持力做了正功
题4如图所示，用轻绳拴一物体，以加速度a向下做减速运动。关于物体所受力的做功情况，下列说法正确的是（ ）
A. 重力做正功，拉力做负功，合力做正功B. 重力做正功，拉力做负功，合力做负功C. 重力做正功，拉力做正功，合力做正功D. 重力做负功，拉力做负功，合力做负功
【注意】（1）公式W=Flcs α只适用于计算恒力的功。（2）公式中的W、F、l各量具有同时性、对应性，l是物体相对地面的位移，力对哪个物体做功，l就是哪个物体的对地位移。
题组三 恒力的功、合力的功
合力的功（总功）的求法方法一：先求各力的合力，然后计算合力所做的功，该方法适用于合力不变的情况，各力作用于同一过程。方法二：先分别计算每个力做的功，再求各力做功的代数和，该方法应用范围更广，适用于多过程。用此法时注意判断各个力做功的正、负，求和时不能丢掉正负号。
题7一物块放在水平地面上，受到水平推力F的作用，力F与时间t关系如图甲所示，物块的运动速度v与时间t的关系如图乙所示。10 s后的v-t图像没有画出，重力加速度g取10 m/s2。下列说法正确的是（ ）A.物块滑动时受到的摩擦力大小为6 NB.物块的质量为1 kgC.物块在0~10 s内克服摩擦力做功为50 JD.拉力在10 s内做的功为175 J
甲 乙
题8 用铁锤将一铁钉击入墙壁，设墙壁对铁钉的阻力与铁钉进入墙壁内的深度成正比。在铁锤第一次击打铁钉时，能把铁钉击入墙壁内1 cm。问铁锤第二次击打铁钉时，能将铁钉击入的深度为多少？（设铁锤每次做功相等）
【注意】（1）本题中空气阻力大小不变、方向变化，但空气阻力的方向始终与速度方向相反，适用微元法求解。（2）大小不变、方向时刻与速度方向相同（或相反）的力做的功，等于力与路程的乘积，即W=fs（方向相同时）或W=-fs（方向相反时）。
题10如图所示，固定的光滑竖直杆上套着一个滑块，用轻绳系着滑块绕过光滑的定滑轮，以恒定的拉力F拉绳，使滑块从A点起由静止开始上升。若从A点上升至B点和从B点上升至C点的过程中拉力F做的功分别为W1和W2，图中AB=BC，则（ ）A.W1>W2B.W1
【注意】 ①不需考虑弧形轨道是否光滑；②传送带不能光滑；③传送带足够长。
易误警示：此题中两物体间的摩擦力是一对作用力与反作用力，虽然大小相等、方向相反，但两个物体间有相对运动，两个物体的位移不等，所以这一对摩擦力做功的总和不为零。
题组六 对功率概念的理解
题组七 平均功率和瞬时功率的计算
【注意】 公式P=Fvcs α中的α是力F与速度v方向间的夹角，在本题中α=53°。
题16如图所示，细线的一端固定于O点，另一端系一小球。在水平拉力作用下，小球以恒定速率在竖直平面内由A点运动到B点。在此过程中拉力的瞬时功率变化情况是（ ）A.逐渐增大B.逐渐减小C.先增大，后减小 D.先减小，后增大
解析：设F与速度v的夹角为θ，则P=Fvcs θ，对力进行分解，在切线方向上（速度方向上）合力为0，即mgsin θ=Fcs θ，所以P=mgvsin θ，随θ增大，P增大。
【解析】 设人和车的总质量约为60 kg，假若匀速运动，则人做功时的动力约为F=F阻=12 N，骑行速度约为20 km/h≈5.6 m/s，则人做功的功率P=Fv=67.2 W，选项B最接近题意。
功率的估算问题的解题方法解答功率估算题时，在“估算”的过程中要注意以下几方面的问题：①“估算”时要依据平时生活的经验积累，尽可能地利用一些熟悉的量，做到与生活实际相符合；②挖掘题中的隐含条件，代入“关系式”中估算出最接近的值；③用排除法将明显不符的数据排除。
题组三 功率与生活（估算问题）
【提示】根据图片，按比例估算杠铃被举起的高度
【点拨】树叶的运动不是自由落体运动，下落时间只能近似估算。此类问题多用排除法解答，即先根据理想情况分析计算，然后根据实际情形和选项确定答案。
题组九 机车启动问题<1>以恒定功率启动
<2>以恒定加速度启动
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