届高三暑期学习指导资料(第三阶段)-物理

2010届高三暑期学习指导资料(第三阶段)-物理本文简介：南京市第十三中学暑期物理学习资料（高三备课组）姓名：________班级：________第三阶段第一天课题：功和功率学习内容与要求：内容要求说明功和功率II知识点与解题关键：（一）功1、功：一个物体受到力的作用，如果在的力的方向上发生一段位移，这个力就对物体做了功。做功的两个不可缺少的因素：。功的

2010届高三暑期学习指导资料(第三阶段)-物理本文内容：

南京市第十三中学暑期物理学习资料（高三备课组）

姓名：________

班级：________

第三阶段第一天课题：

功和功率

学习内容与要求：

内容

要求

说明

功和功率

II

知识点与解题关键：

（一）功

1、功：一个物体受到力的作用，如果在的力的方向上发生一段位移，这个力就对物体做了功。做功的两个不可缺少的因素：

。

功的公式：

；功的单位：

焦耳

，符号是

J

。

功是

（矢、标）量。

2、正功和负功

根据

可知

（1）当α=

时，W=0。即当力F和位移s

垂直

时，力对物体不做功。这种情况，物体在力F的方向上没有发生位移。

（2）当

时，W＞0。即当力F跟位移s的夹角为

锐角

时，力F对物体做正功，这时力F是

动力

，所以，

动力

对物体做正功。

（3）当

时，W＜0。即当力F跟位移s的夹角为

钝角

时，力F对物体做负功，这时力F是

（动、阻）力，所以，

对物体做负功。一个力对物体做负功，又常说成物体

这个力做功（取绝对值）。

3、总功的计算：总功的计算有如下方法：

（1）

α为F合与位移s的夹角；

（2）

即总功为各个分力功的代数和；

（3）根据动能定理：已知物体动能变化量，则：

。

（二）功率

1、功率：功W跟完成这些功所用时间t的比值叫做功率。功率是表示

的物理量。

定义式：P=W/t。

单位：瓦特，符号：W。

2、平均功率和瞬时功率

平均功率：表示

。计算平均功率的方法有两种：（1）=；（2）=F，这种方法要求力F为恒力，且力F与平均速度方向相同。

瞬时功率：表示

。计算瞬时功率的方法：P=Fv，其中力F和速度v均为

，该式要求力F与速度v同向；若力F与速度v方向不同，根据P=Fvcosα，求瞬时功率，α为

。

典型题示例：

【例1】质量为M的长木板放在光滑的水平面上，一个质量为m的滑块以某一速度沿木板表面从A滑至B点在木板上前进了L，而木板前进s，如图所示，若滑块与木板间的动摩擦因数为μ，求摩擦力对滑块、对木板做功各为多少？

【解析】滑块受力情况如图甲所示，摩擦力对滑块做的功为W1=

—μmg（s+L）；

木板受力如图乙所示，摩擦力对木板做的功为W2=μmgs

【点评】本题虽然简单，它却说明：（1）求哪一个力所做的功，W=Fscosα中的s必须是该力所作用点的位移。（2）摩擦力可以做负功，也可以做正功。（3）作用力、反作用力虽等大反向，但由于相互作用的两个物体的位移不一定相等，所以作用力、反作用力所做的功绝对值不一定相等。（4）在同一问题中求功，必须选取同一个参考系。通常取地面为参考系。

【例2】用水平拉力，拉着滑块沿半径为R的水平圆轨道运动一周，如图所示，已知物块与轨道间动摩擦因数为μ，物块质量为m，求此过程中摩擦力做的功。

【解析】由题意知，物体受的摩擦力在整个过程中大小F=μmg不变、方向时刻变化，是变力，但是我们把圆周分为无数个小微元段，

每一小段可近似成小直线，从而摩擦力在每一小段上方向不变，

每一小段上可用恒力做功的公式计算，然后各段累加起来，

便可求得结果。把圆轨道分成s1、s2、s3、……、sn微小段，

摩擦力在每一段上为恒力则在每一段上做的功

W1=

—μmg

s1，W2=

—μmg

s2，W3=

—μmg

s3，……，Wn=

—μmg

sn，

摩擦力在一周内所做的功

W=W1+W2+W3+……+Wn=

－μmg（s1+s2+s3+……+sn）=

—μmg·2πR。

所以滑块运动一周摩擦力做功为—2μmgπR。

【点评】（1）大小不变的摩擦力的功的计算W=

—F·S，S为物体运动的路程。

（2）空气阻力在大小恒定情况下做功的计算同摩擦力。

【例3】一杂技运动员骑摩托车沿着一竖直圆轨道（如图所示）做特技表演，若车的速率恒为20m/s，人与车质量之和为200，轮胎与轨道间的动摩擦因数为=0.1，车通过最低点A时，发动机的功率为12KW，则车通过最高点B时发动机的功率__________。（g取10m/s2）

【解析】∵车速率恒定，故在A点及B点车所受的摩擦力等于此位置车的发动机输出的动力；在A点

对A点：由牛顿第二定律得

∴①

对B点：

∵

∴

∴

故在B点，车的功率：

【点评】这是一道与圆周运动知识相结合的综合题，解题时须注意：

（1）车速率恒定时，发动机的牵引力与阻力的关系，只对A、B两点适用。

（2）正确分析车在A、B两点的受力情况，并应用牛顿第二定律列出方程，且找出两方程的联系。

【例4】一跳绳运动员质量m=50kg，1min跳N=180次。假设每次跳跃中，脚与地面的接触时间占跳跃一次所需时间的2/5，试估算运动员跳绳时克服重力做功的平均功率多大？

【解析】由题意知跳跃的周期：，每个周期内在空中停留的时间：，运动员跳起时可视为竖直上抛运动。

设起跳速度为，由得

每次跳跃人克服重力做的功：

克服重力做功的平均功率：

【点评】近几年的高考一直很重视对该种能力的考查，估算绝不仅是一个计算问题，它首先要从理论上寻求估算的依据，并构建出一个简化的物理模型（如本题中将运动员跳起视为竖直上抛运动）。然后就是一个怎样把数学应用到物理中的问题。如：要建立估算用的公式，根据具体问题进行合理的近似等（本题中取而未取也是一种合理的近似）。

强化练习题：

1、如图所示，小物块位于光滑的斜面上，斜面位于光滑水平地面上。从地面上看，在小物块沿斜面下滑过程中，斜面对小物块的作用力

（

）

A．垂直于接触面，做功为零

B．垂直于接触面，做功不为零

C．不垂直于接触面，做功为零

D．不垂直于接触面，做功不为零

2、如图所示，质量为m的小球用长L的细线悬挂而静止在竖直位置。在下列三种情况下，分别用水平拉力F将小球拉到细线与竖直方向成θ角的位置。在此过程中，拉力F做的功各是多少？可供选择的答案有：A.；B.；C.；D.。

（1）用F缓慢地拉……………………………………………………（

）

（2）F为恒力

………………………………………………………

（

）

（3）若F为恒力，而且拉到该位置时小球的速度刚好为零

……………………………（

）

3、一根质量为M的直木棒，悬挂在O点，有一质量为m的猴子，抓着木棒，剪断悬挂木棒的细绳，木棒开始沿竖直方向下落，若猴子对地高度不变。忽略空气阻力，则下面的四个图像中能定性反映在这段时间内猴子做功的功率随时间变化关系的是

（

）

自我练习题：

1、质点在恒力作用下从静止开始运动，表示力所做的功与力的作用时间关系的曲线是图中的

(

)

A、直线A

B、直线B

C、直线C

D、曲线D

2、如图所示，某人用F＝100N的恒力，通过滑轮把物体拉上斜面，用力方向恒与斜面成60°。若物体沿斜面运动1m，他做的功是

(

)

A、100J

B、150J

C、200J

D、条件不足，无法判断

3、如图所示，物体A、B与地面的摩擦因数相同，质量也相同。在力F的作用下，一起沿水平地面运动了距离s。下列说法中正确的是(

)

A、摩擦力对A、B所做的功相同

B、合外力对A、B所做的功相同

C、F对A所做的功与A对B所做的功相同

D、A对B的作用力大于B对A的作用力

4、起重机的钢索将重物由地面吊到空中某个高度，其速度图象如图(a)所示，则钢索拉力的功率随时间变化的图象可能是图(b)中的图

(

)

5、质量为m的物体放在水平面上，在水平推力作用下作匀速运动，当推力为F1时，推力的功率为P，速率为v1；推力为F2时，功率为2P，速率为v2。则F1＝_____F2；v1＝_____v2。

6、汽车的质量为m，在水平路上从静止出发，以加速度a作匀加速运动，受到的阻力恒为车重的，若发动机最大功率为P。则汽车能保持匀加速运动的最长时间是_________，汽车能达到的最大的动能为________。

参考答案：

家长签名：

完成日期：

强化练习题：1、B；2、⑴D；⑵B；⑶B、D；3、B。自我练习题：1、D；2、B；3、B；4、A；5、1,0.5；6、,。

第三阶段第二天课题：

动能

动能定理（一）

学习内容与要求：

内容

要求

说明

动能和动能定理

II

知识点与解题关键：

1、动能：物体由于

而具有的能叫做动能。

动能的表达式为：Ek=。

动能的单位：

，符号：

。

动能是

（标、矢）量。

2、动能定理：合外力对物体所做的功，等于物体动能的

。

表达式：

。

3、应用动能定理的优越性

（1）由于动能定理反映的是物体两个状态的动能变化与其合力所做功的量值关系，所以对由初始状态到终止状态这一过程中物体运动性质、运动轨迹、做功的力是恒力还是变力等诸多问题不必加以追究，就是说应用动能定理不受这些问题的限制。

（2）一般来说，用牛顿第二定律和运动学知识求解的问题，用动能定理也可以求解，而且往往用动能定理求解简捷；可是，有些用动能定理能求解的问题，应用牛顿第二定律和运动学知识却无法求解。可以说，熟练地应用动能定理求解问题，是一种高层次的思维和方法，应该增强用动能定理解题的主动意识。

（3）用动能定理可求变力所做的功

在某些问题中，由于力F的大小、方向的变化，不能直接用求出变力做功的值，但可能由动能定理求解。

典型题示例：

图1

370

【例1】如图1所示，物体在离斜面底端4m处由静止滑下，若动摩擦因数均为0.5，斜面倾角370，斜面与平面间由一段圆弧连接，求物体能在水平面上滑行多远？

F1

F2

FN2

FN1

mg

mg

图2

【解析】物体在斜面上受重力mg、支持力N1、摩擦力F1的作用，沿斜面加速下滑（因μ=0.5＜tg370=0.75），到水平面后，在摩擦力F2作用下做减速运动，直至停止。

解法一：对物体在斜面上和水平面上时进行受力分析，如图2所示，知下滑阶段：FN1=mgcos370

故F1=μFN1=μmgcos370

由动能定理，得：mgsin370·s1—μmgcos370·s1=

①

在水平运动过程中F2=μFN2=μmg

由动能定理，得：—μmg·s2=

②

由①、②式可得：

解法二：物体受力分析同上。

物体运动的全过程中，初、末状态速度均为零，对全过程应用动能定理：

解得：

【点评】应用动能定理分析求解匀变速运动，要注意过程分析及每一过程的受力分析，对于多过程的问题要找到联系两过程的相关物理量。

m

F

图2

【例2】一个质量为m的小球拴在细绳的一端，另一端用大小为F1的拉力作用，在水平面上做半径为R1的匀速圆周运动，如图2所示。今将力的大小改为F2，使小球仍在水平面上做匀速圆周运动，但半径为R2。小球运动的半径由R1变成R2的过程中拉力对小球做的功多大？

【解析】设半径为R1、R2时小球做圆周运动的速度大小分别为v1、v2，由向心力公式得

由动能定理，得：

解得：

【点评】当求变力做功时无法由的定义式直接求出，而只能由动能定理间接求出。本题由于绳的拉力是物体在两个轨道圆周运动的向心力，是变力。在轨道变化过程中该力做功属于变力做功，但不能直接求其功，而是先由向心力公式求出初、末状态动能，再由动能定理求出该力的功。

强化练习题：

1、一物体在水平恒力F作用下，在水平面上由静止开始运动，位移s时撤去F，物体继续沿原方向前进3s后停止运动。如果路面情况相同，则摩擦力和物体的最大动能是

（

）

A、；

B、；

C、；

D、；

2、物体从高为0.8m的斜面顶端以7m/s的初速度下滑，滑到底端时速度恰好为零，欲使此物体由底端上滑恰好到达顶端，物体开始上滑的初速度为

m/s。（g=10m/s2）

自我练习题：

1．一人用力踢质量为1kg的足球，使球由静止以10m/s的速度沿水平方向飞出，假设人踢球时对球的平均作用力为200N，球在水平方向运动了20m，那么人对球所做的功为

（

）

A．50J

B．200J

C．4000J

D．非上述各值

2．下列关于运动物体所受合外力和动能变化的关系正确的是

（

）

A．如果物体所受合外力为零，则合外力对物体做的功一定为零

B．如果合外力对物体所做的功为零，则合外力一定为零

C．物体在合外力作用下做变速运动，动能一定发生变化

D．物体的动能不变，所受合外力一定为零

3．质量不等、动能相等的两物体，在摩擦因数相同的水平地面上滑行至停止，则

（

）

A．质量大的物体滑行距离长

B．质量小的物体滑行距离长

C．质量大的物体滑行时间短

D．质量小的物体滑行时间短

4．一质量为1kg的物体被人用手由静止向上提升1m时，物体的速度是2m/s，下列说法中错误的是（g是10m/s2）

（

）

①提升过程中手对物体做功12J

②提升过程中合外力对物体做功12J

③提升过程中手对物体做功2J

④提升过程中物体克服重力做功10J

A．①④

B．②③

C．③④

D．②④

α

m

B

L

5．如图所示，板长为L，板的B端静置有质量为m的小物体P，物体与板间的动摩擦因数为μ，开始时板水平，若缓慢转过一个小角度α的过程中，物体始终保持与板相对静止，则这个过程中（

）

A．摩擦力对P做功为

B．摩擦力对P做功为

C．弹力对P做功为

D．板对P做功为

6．以初速v0竖直上抛一小球，若不计空气阻力，在上升过程中，从抛出小球到小球动能减小一半所经历的时间为

（

）

A．v0/g

B．v0/2g

C．

D．

7．一木块沿着高度相同、倾角不同的三个斜面由顶端静止滑下，若木块与各斜面间的动摩擦因数都相同，则滑到底端时的动能大小关系是

（

）

A．倾角大的动能最大

B．倾角小的动能最大

C．倾角等于45°的动能最大

D．三者的动能一样大

8．某消防队员从一平台上跳下，下落2m后双脚触地，接着他用双腿弯曲的方法缓冲，使自身重心又下降了0.5m，在着地过程中地面对他双腿的平均作用力是自身重力的

（

）

A．2倍

B．5倍

C．8倍

D．10倍

9．质量为m的子弹，以水平速度v射入静止在光滑水平面上质量为M的木块，并留在其中，下列说法正确的是

（

）

A．子弹克服阻力做的功与木块获得的动能相等

B．阻力对子弹做的功与子弹动能的减少相等

C．子弹克服阻力做的功与子弹对木块做的功相等

D．子弹克服阻力做的功大于子弹对木块做的功

10．光滑地面上放一长木板，质量为M，木板上表面粗糙且左端放一木块m，如图，现用水平向右的恒力F拉木块，使它在木板上滑动且相对地面位移为s（木块没有滑下长木板）。在此过程中：

（

）

m

F

M

A．若只增大m，则拉力F做功不变

B．若只增大m，则长木板末动能增大

C．若只增大M，则小木块末动能不变

D．若只增大F，则长木板末动能不变

11．物体从高出地面H处由静止自由落下，不考虑空气阻力，落至地面沙坑下h处停止，如图所示，求物体在沙坑中受到的平均阻力是其重力的多少倍?

12．一列车的质量是5.0×105kg，在平直的轨道上以额定功率3000kw加速行驶，当速度由10m/s加速到所能达到的最大速率30m/s时，共用了2min，则在这段时间内列车前进的距离是多少？(设阻力恒定)

13．如图所示，人用跨过光滑滑轮的细绳牵拉静止于光滑水平平台上的质量为m的滑块，从绳竖直的位置到绳与水平方向夹角为30°的过程中，人始终以速度v0匀速走动，试求在这个过程中人拉滑块做的功。

37°

14．如图所示，物体在离斜面底端4m处由静止滑下，若动摩擦因数均为0.5，斜面倾角37°，斜面与平面间由一段圆弧连接，求物体能在水平面上滑行多远？

木板

v

L

木板

s

地

地

l

15．如图所示，长度为L的矩形板，以速度v沿光滑的水平面平动时，垂直滑向宽度为l的粗糙地带，板从开始受阻到停下来，所经过路程为s，而l2πR）.已知列车的车轮是卡在导轨上的光滑槽中只能使列车沿着圆周运动，在轨道的任何地方都不能脱轨。试问：在没有任何动力的情况下，列车在水平轨道上应具有多大初速度v0，才能使列车通过圆形轨道而运动到右边的水平轨道上？

12．如图所示，一根长为1m，可绕轴在竖直平面内无摩擦转动的细杆AB，已知，质量相等的两个球分别固定在杆的A、B端，由水平位置自由释放，求轻杆转到竖直