2023版高考物理一輪總復(fù)習(xí)第五章第1節(jié)功和功率課件

第五章機(jī)械能課標(biāo)要求熱點(diǎn)考向1.舉例說明功是能量變化的量度，理解功和功率.關(guān)心生活和生產(chǎn)中常見機(jī)械功率的大小及其意義2.通過實(shí)驗(yàn)，探究恒力做功與物體動能變化的關(guān)系.理解動能和動能定理.用動能定律解釋生活和生產(chǎn)中的現(xiàn)象3.理解重力勢能.知道重力勢能的變化和重力做功的關(guān)系4.通過實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.理解機(jī)械能守恒定律.用機(jī)械能守恒定律分析生活和生產(chǎn)中的有關(guān)問題5.了解自然界中存在多種形式的能量.知道能量守恒是最基本、最普遍的自然規(guī)律之一6.通過能量守恒以及能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性，認(rèn)識提高效率的重要性.了解能源與人類生存和社會發(fā)展的關(guān)系，知道可持續(xù)發(fā)展的重大意義1.功和功率問題2.動能定理的應(yīng)用3.機(jī)械能守恒的條件4.機(jī)械能守恒定律與平拋運(yùn)動、圓周運(yùn)動的綜合5.功能關(guān)系與能量守恒第1節(jié)功和功率一、功力的方向力的方向

1.定義：一個物體受到力的作用，如果在__________上發(fā)生了一段位移，就說這個力對物體做了功. 2.必要因素：力和物體在__________上發(fā)生的位移.3.物理意義：功是能量轉(zhuǎn)化的________.量度4.計(jì)算公式.

(1)恒力F的方向與位移l的方向一致時：W＝_______. (2)恒力F的方向與位移l的方向成某一夾角α?xí)r：W＝________.5.功的正負(fù).FlFlcosα正功負(fù)功不做功二、功率快慢時間1.功率：描述做功________的物理量.2.定義：功跟完成功所用________的比值叫做功率.3.功率的計(jì)算.W tFv·cosα

(1)P＝______，只能計(jì)算t時間內(nèi)的平均功率. (2)P＝________.若v為平均速度，則P為平均功率；若v為瞬時速度，則P為瞬時功率；α表示F與v的夾角.【基礎(chǔ)自測】1.判斷下列題目的正誤.(1)一個力對物體做了負(fù)功，則說明這個力一定阻礙物體的運(yùn)動.()(2)作用力做正功時，反作用力一定做負(fù)功.()(3)力對物體做功的正負(fù)是由力和位移間的夾角大小決定的.()(4)汽車上坡時換成低擋位，其目的是減小速度得到較大的牽引力.()(5)合力的功等于各力功的矢量和.()答案：(1)√(2)×(3)√(4)√(5)×

2.如圖5-1-1所示的a、b、c、d中，質(zhì)量為M的物體甲受到相同的恒力F的作用，在力F作用下使物體甲在水平方向移動相同的位移.μ表示物體甲與水平面間的動摩擦因數(shù)，乙是隨物體甲一起運(yùn)動的小物塊，比較物體甲移動的過程中力F對甲所做的功的大小，下列選項(xiàng)正確的是()圖5-1-1B.Wd

最大D.四種情況一樣大A.Wa最小C.Wa＜Wc答案：D

3.(2021年海南?？谠驴?物體在兩個相互垂直的力作用下運(yùn)動，力F1

對物體做功6J，力F2

對物體做功8J，則F1、F2

的合力對物體做功為()A.14JB.10JC.2JD.－2J答案：A

4.列車提速的一個關(guān)鍵技術(shù)問題是提高機(jī)車發(fā)動機(jī)的功率.已知勻速運(yùn)動時，列車所受阻力與速度的二次方成正比，即f＝kv2.設(shè)提速前勻速運(yùn)動的速度為80km/h，提速后勻速運(yùn)動的速度為120km/h，則提速前與提速后機(jī)車發(fā)動機(jī)的功率之比為()

2A. 3

4B. 9

8C. 27

16D. 81答案：C判斷依據(jù)適用情況根據(jù)力和位移方向的夾角判斷常用于恒力做功的判斷根據(jù)力和瞬時速度方向的夾角判斷常用于質(zhì)點(diǎn)做曲線運(yùn)動根據(jù)功能關(guān)系或能量守恒定律判斷常用于變力做功的判斷熱點(diǎn)1功的理解與計(jì)算[熱點(diǎn)歸納]1.判斷力是否做功及做正、負(fù)功的方法：定義法用力乘以力方向上的位移，比如重力做功就是用重力乘以重力方向上的位移，根據(jù)力和力的方向上位移的方向關(guān)系判斷功的正負(fù)計(jì)算式法根據(jù)功的計(jì)算式W＝Fscos

α，需要注意的是位移s為對地位移(嚴(yán)格講是力的作用點(diǎn)的位移)，α為力的方向與位移方向的夾角2.恒力做功的計(jì)算方法：

考向1功的計(jì)算

【典題1】(多選，2021年廣東六校聯(lián)考)如圖5-1-2所示，質(zhì)量為m的物體靜止在粗糙的水平面上，現(xiàn)分別用恒力F1、F2

將該物體以相同的加速度移動相同的位移s，已知物體與水平面間的摩擦因數(shù)都為μ，下列說法正確的是()圖5-1-2

A.拉力F1一定大于F2 B.拉力F1可能小于F2 C.拉力F1

做的功一定大于拉力F2

做的功

D.拉力F1

做的功可能小于拉力F2

做的功

解析：當(dāng)物體受到F1時，由牛頓第二定律F1－μmg＝ma，可得F1＝μmg＋ma，當(dāng)物體受到F2

時，F(xiàn)2與地面間的夾角為θ，由牛頓第二定律F2cosθ－μ(mg－F2sinθ)＝ma，解得F2

＝

μmg＋macosθ＋μsinθ，所以F1

與F2的大小關(guān)系得看θ和μ的值，拉力F1可能小于F2，故A錯誤，B正確；拉力F1

做的功W1＝F1s＝(μmg＋ma)s，拉力F2

做的錯誤，C正確.

答案：BC

考向2正負(fù)功的判斷

【典題2】(2020年廣東佛山月考)如圖5-1-3所示，光滑的水平面上放著一輛小車，站在小車上的人拉系在墻壁上的水平繩子，使小車和人一起向右加速移動.則下列說法正確的是()A.繩子的拉力對人做了負(fù)功B.繩子的拉力對小車做了正功圖5-1-3C.小車對人的摩擦力對人做了正功D.人對小車的摩擦力對小車做了正功

解析：人受到繩子的拉力與人的位移方向相同，所以繩子的拉力對人做正功；由于拉力未作用在小車上，所以拉力對小車不做功，故AB錯誤；小車對人的摩擦力方向向左，則小車對人的摩擦力對人做負(fù)功，故C錯誤；人對小車的靜摩擦力方向向右，則靜摩擦力對小車做正功，故D正確.所以D正確.答案：D熱點(diǎn)2功率的分析和計(jì)算[熱點(diǎn)歸納]

考向1平均功率

【典題3】(2021年北京月考)用水平恒力F

作用于質(zhì)量為

M

的物體上，使之在光滑的水平面上沿力的方向移動距離x，恒力做功為W1，平均功率為P1.再用該恒力作用于物體上，使之在粗糙的水平面上移動同樣距離x，恒力做功為W2，平均功率為P2，以下關(guān)系正確的是()A.W1>W2B.W1<W2C.P1>P2D.P1＝P2答案：C

【典題4】(多選，2021黑龍江哈爾濱質(zhì)檢)如圖5-1-4所示，一根跨越光滑定滑輪的輕繩，兩端連有一大人甲、小孩乙(可視為質(zhì)點(diǎn))，甲質(zhì)量3m站于地面，乙質(zhì)量m從圖示的位置由靜止開始蕩秋千，運(yùn)動過程中繩始終處于伸)直狀態(tài)，以下說法正確的是(

圖5-1-4考向2

瞬時功率A.小孩乙剛開始下落時，大人甲對地面壓力為2.5mgB.小孩乙落到最低點(diǎn)時刻，大人甲對地面壓力與繩的長短無關(guān)C.小孩乙落到最低點(diǎn)時刻，大人甲對地面壓力為2mgD.小孩乙在落到最低點(diǎn)之前，小孩乙重力的功率先增大后減小

解析：小孩乙剛開始下落時，大人甲對地面壓力為FN0＝3mg－mgcos60°＝2.5mg，選項(xiàng)A正確；小孩乙落到最解得地面對大人甲支持力FN＝3mg－T＝mg，與繩的長短無關(guān)，選項(xiàng)B正確，C錯誤；開始時小孩乙的重力的瞬時功率為零，當(dāng)?shù)竭_(dá)最低點(diǎn)時速度與重力垂直，此時重力的瞬時功率也為零，則小孩乙在落到最低點(diǎn)之前，小孩乙重力的功率先增大后減小，選項(xiàng)D正確.答案：ABD兩種方式以恒定功率啟動以恒定加速度啟動P-t圖和v-t

圖熱點(diǎn)3機(jī)車的啟動運(yùn)行[熱點(diǎn)歸納]1.兩種啟動方式的比較.(續(xù)表)(續(xù)表)2.三個重要關(guān)系式.

(3)機(jī)車以恒定功率啟動時，牽引力做的功W＝Pt.由動能定理得：Pt－F阻x＝ΔEk.此式經(jīng)常用于求解機(jī)車以恒定功率啟動過程的位移大小.

【典題5】(2021

年重慶質(zhì)檢)一輛小汽車在水平路面上由靜止啟動，在前5s內(nèi)做勻加速直線運(yùn)動，5s末達(dá)到額定功率，之后保持以額定功率運(yùn)動，其v-t圖像如圖5-1-5所示.已知汽車的質(zhì)量為m＝1×103

kg，汽車受到地面的阻)力為車重的0.1倍，g取10m/s2，則以下說法正確的是(

圖5-1-5A.汽車在前5s內(nèi)的牽引力為5×102NB.汽車速度為25m/s時的加速度為5m/s2C.汽車的額定功率為100kWD.汽車的最大速度為80m/s解析：由圖像可知勻加速直線運(yùn)動的加速度為a＝m/s2＝4m/s2，根據(jù)牛頓第二定律得F－f＝ma，解得牽引力為F＝f＋ma＝5×103

N，故A錯誤；汽車的額定功率為P＝Fv＝100kW，當(dāng)汽車的速度是25m/s時，牽

答案：C方法常見情境方法概述微元法將物體的位移分割成許多小段，因小段很小，每一小段上作用在物體上的力可以視為恒力，這樣就將變力做功轉(zhuǎn)化為在無數(shù)個無窮小的位移方向上的恒力所做功的代數(shù)和.此法在中學(xué)階段，常應(yīng)用于求解大小不變、方向改變的變力做功問題變力做功的計(jì)算方法

求力做功時，一定要注意分析是求恒力做的功還是變力做的功，如果是求變力做的功，還有以下5種方法：(續(xù)表)方法常見情境方法概述圖像法在F-x

圖像中，圖線與x軸所圍“面積”的代數(shù)和就表示力F在這段位移所做的功，且位于x軸上方的“面積”為正，位于x軸下方的“面積”為負(fù)，但此方法只便于求圖線所圍圖形規(guī)則的情況(如三角形、矩形、圓等規(guī)則的幾何圖形)(續(xù)表)方法常見情境方法概述化變力為恒力變力做功直接求解時，通常都比較復(fù)雜，但若通過轉(zhuǎn)換研究的對象，有時可化為恒力做功，用W＝Flcos

ɑ求解.此法常常應(yīng)用于輕繩通過定滑輪拉物體的問題中等效轉(zhuǎn)換法恒力F把物塊從A拉到B，繩子對物

塊做功W＝(續(xù)表)模型一圖像法【典題6】一物體所受的力F隨位移x

變化的圖像如)圖5-1-6所示，求在這一過程中，力F對物體做的功為(

圖5-1-6A.3JB.6JC.7JD.8J

解析：力F對物體做的功等于x軸上方梯形“面積”所表示的正功與x軸下方三角形“面積”所表示的負(fù)功的＝－1J，所以力F對物體做的功為W＝7J－1J＝6J.B正確.

答案：B

模型二“平均力”求變力做功

【典題7】(2020年江蘇模擬)當(dāng)前，我國某些貧困地區(qū)的日常用水仍然依靠井水.某同學(xué)用水桶從水井里提水，井內(nèi)水面到井口的高度為20m.水桶離開水面時，桶和水的總質(zhì)量為10kg.由于水桶漏水，在被勻速提升至井口的過程中，桶和水的總質(zhì)量隨著上升距離的變化而變化，其關(guān)系如圖5-1-7所示.水桶可以看成質(zhì)點(diǎn)，不計(jì)空氣阻力，重力加速度g取10m/s2.由圖像可知，在提水的整個過程中，拉力對水桶做的功為()圖5-1-7A.2000JC.200J

B.1800JD.180J

解析：由于水桶勻速上升，故拉力等于水桶重力.由于水和水桶的質(zhì)量隨位移均勻減小.故拉力與位移滿足線性關(guān)系，所以可用平均力法進(jìn)行求解變力做功.F1＝m1g＝F1＋F2

2x100N，F(xiàn)2

＝m2g＝80N，則拉力做功為：W拉＝＝1800J.

答案：B

模型三微元法

【典