第八章 微专题4　变力做功与机车启动问题（课件 学案 练习）高中物理人教版（2019）必修 第二册

(课件网) 第八章 微专题4　变力做功与机车启动问题 机械能守恒定律 核心 目标 1．会用微元法、平均值法、图像法、等效法求变力的功． 2．会分析机车的两种启动过程，求解有关物理量． 深度拓展 分类悟法 变力的功的求解 类型 1 1．微元法(或分段法) 当力的大小不变、方向始终与速度方向成某一夹角做曲线运动时，可把物体的运动过程分为很多小段，这样每一小段都可以看成直线，每一个小段可认为是不变的力对其做功，先求力在每一小段上的功，再求和． 2．平均值法 当力F的大小发生变化，且F与x成线性关系时，F的平均值 ，用 计算F做的功，W＝xcos α． 3．图像法 如果参与做功的变力方向与位移方向一致，大小随位移变化，可作出该力随位移变化的图像，图线与坐标轴所围区域的面积对应变力做的功．x轴上方的面积对应力对物体做正功的多少，x轴下方的面积对应力对物体做负功的多少． P-t图像的面积对应做的功．如果题中有P-t或F-x图像或者可以 根据题意画出P-t或F-x图像，可以利用图像法求变力所做的功． 4．等效替换法 若某一变力的功和某一不变的力的功相等．则可以用求得的不变的力的功来作为变力的功． 　　　如图甲所示，静止于光滑水平面上坐标原点处的小物块，在水平拉力F作用下，沿x轴方向运动，拉力F随物块所在位置坐标x的变化关系如图乙所示，图线为半圆．则小物块运动到x0处拉力做的功为 (　　) A．0　 B．Fmx0 C．Fmx0 D． 1 C 解析：F-x图像的“面积”等于拉力做功的大小，则拉力做功W＝π()2＝，由图乙可知Fm＝，联立解得W＝Fmx0，C正确． 甲 乙 　　　一物体所受的力F随位移x变化的图像如图所示，在这一过程中，力F对物体做的功为 (　　) A．3 J B．6 J C．7 J D．8 J 2 解析：力F对物体做的功对应图线与横轴x所包围区域面积的代数和，0~4 s这段时间内力F对物体做的功为W1＝×(3＋4)×2 J＝7 J，4~5 s这段时间内力F对物体做的功为W2＝－×(5－4)×2 J＝－1 J，全过程中，力F对物体做的功为W＝7 J－ 1 J＝6 J，B正确． B 机车启动的两种方式 类型 2 以功率不变的方式启动 以加速度不变的方式启动 P-t图和v-t图 牵引力图像 以功率不变的方式启动 以加速度不变的方式启动 OA段 过程分析 v↑ F＝↓ a＝↓ a＝(不变) F不变，P＝Fv↑直到P额＝Fv1 运动性质 加速度减小的加速直线运动 匀加速直线运动，维持时间t0＝ AB段 过程分析 F＝Ff a＝0 Ff＝ v↑ F＝↓ a＝↓ 运动性质 以大小为vm的速度做匀速直线运动 加速度减小的加速直线运动 BC段 F＝Ff a＝0 Ff＝，以大小为vm的速度做匀速直线运动 　　　(多选)汽车在研发过程中都要进行性能测试，如图所示为某次测试中某型号汽车的速度v与牵引力F大小倒数的v-图像，vm表示最大速度．已知汽车在水平路面上由静止启动，图中ab平行于v轴，bc反向延长线通过原点O．已知阻力恒定，汽车质量为1.5×103 kg，下列说法中正确的是 (　　) A．汽车由b到c过程做匀加速直线运动 B．沉车从a到b持续的时间为5.0 s C．汽车额定功率为50 kW D．汽车能够获得的最大速度为20 m/s 3 BC 解析：根据P＝Fv变式得v＝P，可知汽车由b到c过程功率不变，随着汽车速度的增大，牵引力减小，根据牛顿第二定律得F－f＝ma，汽车所受阻力不变，随着牵引力的减小，汽车的加速度减小，汽车由b到c过程做非匀变速直线运动，故A错误；根据图像的斜率可求得汽车的额定功率为P＝W＝5×104 W，根据图像的函数式v＝P，可求得汽车速度的最大值为vm＝5×104××10－3 m/s＝25 m/s，汽车所受的阻力为f＝N＝2 000 N，汽车从a到b所受的牵引力为 ×10－3 N－1，解得F＝5 000 N，根据牛顿第二定律F－f＝ma，解得a＝2.0 m/s2，汽车从a到b持续的时间为t＝s＝5 s，故B、C正 ... ...