2023版高考物理一轮总复习第五章第1节功和功率课件

第五章机械能课标要求热点考向1.举例说明功是能量变化的量度，理解功和功率.关心生活和生产中常见机械功率的大小及其意义2.通过实验，探究恒力做功与物体动能变化的关系.理解动能和动能定理.用动能定律解释生活和生产中的现象3.理解重力势能.知道重力势能的变化和重力做功的关系4.通过实验，验证机械能守恒定律.理解机械能守恒定律.用机械能守恒定律分析生活和生产中的有关问题5.了解自然界中存在多种形式的能量.知道能量守恒是最基本、最普遍的自然规律之一6.通过能量守恒以及能量转化和转移的方向性，认识提高效率的重要性.了解能源与人类生存和社会发展的关系，知道可持续发展的重大意义1.功和功率问题2.动能定理的应用3.机械能守恒的条件4.机械能守恒定律与平抛运动、圆周运动的综合5.功能关系与能量守恒第1节功和功率一、功力的方向力的方向

1.定义：一个物体受到力的作用，如果在__________上发生了一段位移，就说这个力对物体做了功. 2.必要因素：力和物体在__________上发生的位移.3.物理意义：功是能量转化的________.量度4.计算公式.

(1)恒力F的方向与位移l的方向一致时：W＝_______. (2)恒力F的方向与位移l的方向成某一夹角α时：W＝________.5.功的正负.FlFlcosα正功负功不做功二、功率快慢时间1.功率：描述做功________的物理量.2.定义：功跟完成功所用________的比值叫做功率.3.功率的计算.W tFv·cosα

(1)P＝______，只能计算t时间内的平均功率. (2)P＝________.若v为平均速度，则P为平均功率；若v为瞬时速度，则P为瞬时功率；α表示F与v的夹角.【基础自测】1.判断下列题目的正误.(1)一个力对物体做了负功，则说明这个力一定阻碍物体的运动.()(2)作用力做正功时，反作用力一定做负功.()(3)力对物体做功的正负是由力和位移间的夹角大小决定的.()(4)汽车上坡时换成低挡位，其目的是减小速度得到较大的牵引力.()(5)合力的功等于各力功的矢量和.()答案：(1)√(2)×(3)√(4)√(5)×

2.如图5-1-1所示的a、b、c、d中，质量为M的物体甲受到相同的恒力F的作用，在力F作用下使物体甲在水平方向移动相同的位移.μ表示物体甲与水平面间的动摩擦因数，乙是随物体甲一起运动的小物块，比较物体甲移动的过程中力F对甲所做的功的大小，下列选项正确的是()图5-1-1B.Wd

最大D.四种情况一样大A.Wa最小C.Wa＜Wc答案：D

3.(2021年海南海口月考)物体在两个相互垂直的力作用下运动，力F1

对物体做功6J，力F2

对物体做功8J，则F1、F2

的合力对物体做功为()A.14JB.10JC.2JD.－2J答案：A

4.列车提速的一个关键技术问题是提高机车发动机的功率.已知匀速运动时，列车所受阻力与速度的二次方成正比，即f＝kv2.设提速前匀速运动的速度为80km/h，提速后匀速运动的速度为120km/h，则提速前与提速后机车发动机的功率之比为()

2A. 3

4B. 9

8C. 27

16D. 81答案：C判断依据适用情况根据力和位移方向的夹角判断常用于恒力做功的判断根据力和瞬时速度方向的夹角判断常用于质点做曲线运动根据功能关系或能量守恒定律判断常用于变力做功的判断热点1功的理解与计算[热点归纳]1.判断力是否做功及做正、负功的方法：定义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，根据力和力的方向上位移的方向关系判断功的正负计算式法根据功的计算式W＝Fscos

α，需要注意的是位移s为对地位移(严格讲是力的作用点的位移)，α为力的方向与位移方向的夹角2.恒力做功的计算方法：

考向1功的计算

【典题1】(多选，2021年广东六校联考)如图5-1-2所示，质量为m的物体静止在粗糙的水平面上，现分别用恒力F1、F2

将该物体以相同的加速度移动相同的位移s，已知物体与水平面间的摩擦因数都为μ，下列说法正确的是()图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：当物体受到F1时，由牛顿第二定律F1－μmg＝ma，可得F1＝μmg＋ma，当物体受到F2

时，F2与地面间的夹角为θ，由牛顿第二定律F2cosθ－μ(mg－F2sinθ)＝ma，解得F2

＝

μmg＋macosθ＋μsinθ，所以F1

与F2的大小关系得看θ和μ的值，拉力F1可能小于F2，故A错误，B正确；拉力F1

做的功W1＝F1s＝(μmg＋ma)s，拉力F2

做的错误，C正确.

答案：BC

考向2正负功的判断

【典题2】(2020年广东佛山月考)如图5-1-3所示，光滑的水平面上放着一辆小车，站在小车上的人拉系在墙壁上的水平绳子，使小车和人一起向右加速移动.则下列说法正确的是()A.绳子的拉力对人做了负功B.绳子的拉力对小车做了正功图5-1-3C.小车对人的摩擦力对人做了正功D.人对小车的摩擦力对小车做了正功

解析：人受到绳子的拉力与人的位移方向相同，所以绳子的拉力对人做正功；由于拉力未作用在小车上，所以拉力对小车不做功，故AB错误；小车对人的摩擦力方向向左，则小车对人的摩擦力对人做负功，故C错误；人对小车的静摩擦力方向向右，则静摩擦力对小车做正功，故D正确.所以D正确.答案：D热点2功率的分析和计算[热点归纳]

考向1平均功率

【典题3】(2021年北京月考)用水平恒力F

作用于质量为

M

的物体上，使之在光滑的水平面上沿力的方向移动距离x，恒力做功为W1，平均功率为P1.再用该恒力作用于物体上，使之在粗糙的水平面上移动同样距离x，恒力做功为W2，平均功率为P2，以下关系正确的是()A.W1>W2B.W1<W2C.P1>P2D.P1＝P2答案：C

【典题4】(多选，2021黑龙江哈尔滨质检)如图5-1-4所示，一根跨越光滑定滑轮的轻绳，两端连有一大人甲、小孩乙(可视为质点)，甲质量3m站于地面，乙质量m从图示的位置由静止开始荡秋千，运动过程中绳始终处于伸)直状态，以下说法正确的是(

图5-1-4考向2

瞬时功率A.小孩乙刚开始下落时，大人甲对地面压力为2.5mgB.小孩乙落到最低点时刻，大人甲对地面压力与绳的长短无关C.小孩乙落到最低点时刻，大人甲对地面压力为2mgD.小孩乙在落到最低点之前，小孩乙重力的功率先增大后减小

解析：小孩乙刚开始下落时，大人甲对地面压力为FN0＝3mg－mgcos60°＝2.5mg，选项A正确；小孩乙落到最解得地面对大人甲支持力FN＝3mg－T＝mg，与绳的长短无关，选项B正确，C错误；开始时小孩乙的重力的瞬时功率为零，当到达最低点时速度与重力垂直，此时重力的瞬时功率也为零，则小孩乙在落到最低点之前，小孩乙重力的功率先增大后减小，选项D正确.答案：ABD两种方式以恒定功率启动以恒定加速度启动P­t图和v­t

图热点3机车的启动运行[热点归纳]1.两种启动方式的比较.(续表)(续表)2.三个重要关系式.

(3)机车以恒定功率启动时，牵引力做的功W＝Pt.由动能定理得：Pt－F阻x＝ΔEk.此式经常用于求解机车以恒定功率启动过程的位移大小.

【典题5】(2021

年重庆质检)一辆小汽车在水平路面上由静止启动，在前5s内做匀加速直线运动，5s末达到额定功率，之后保持以额定功率运动，其v­t图像如图5-1-5所示.已知汽车的质量为m＝1×103

kg，汽车受到地面的阻)力为车重的0.1倍，g取10m/s2，则以下说法正确的是(

图5-1-5A.汽车在前5s内的牵引力为5×102NB.汽车速度为25m/s时的加速度为5m/s2C.汽车的额定功率为100kWD.汽车的最大速度为80m/s解析：由图像可知匀加速直线运动的加速度为a＝m/s2＝4m/s2，根据牛顿第二定律得F－f＝ma，解得牵引力为F＝f＋ma＝5×103

N，故A错误；汽车的额定功率为P＝Fv＝100kW，当汽车的速度是25m/s时，牵

答案：C方法常见情境方法概述微元法将物体的位移分割成许多小段，因小段很小，每一小段上作用在物体上的力可以视为恒力，这样就将变力做功转化为在无数个无穷小的位移方向上的恒力所做功的代数和.此法在中学阶段，常应用于求解大小不变、方向改变的变力做功问题变力做功的计算方法

求力做功时，一定要注意分析是求恒力做的功还是变力做的功，如果是求变力做的功，还有以下5种方法：(续表)方法常见情境方法概述图像法在F­x

图像中，图线与x轴所围“面积”的代数和就表示力F在这段位移所做的功，且位于x轴上方的“面积”为正，位于x轴下方的“面积”为负，但此方法只便于求图线所围图形规则的情况(如三角形、矩形、圆等规则的几何图形)(续表)方法常见情境方法概述化变力为恒力变力做功直接求解时，通常都比较复杂，但若通过转换研究的对象，有时可化为恒力做功，用W＝Flcos

ɑ求解.此法常常应用于轻绳通过定滑轮拉物体的问题中等效转换法恒力F把物块从A拉到B，绳子对物

块做功W＝(续表)模型一图像法【典题6】一物体所受的力F随位移x

变化的图像如)图5-1-6所示，求在这一过程中，力F对物体做的功为(

图5-1-6A.3JB.6JC.7JD.8J

解析：力F对物体做的功等于x轴上方梯形“面积”所表示的正功与x轴下方三角形“面积”所表示的负功的＝－1J，所以力F对物体做的功为W＝7J－1J＝6J.B正确.

答案：B

模型二“平均力”求变力做功

【典题7】(2020年江苏模拟)当前，我国某些贫困地区的日常用水仍然依靠井水.某同学用水桶从水井里提水，井内水面到井口的高度为20m.水桶离开水面时，桶和水的总质量为10kg.由于水桶漏水，在被匀速提升至井口的过程中，桶和水的总质量随着上升距离的变化而变化，其关系如图5-1-7所示.水桶可以看成质点，不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2.由图像可知，在提水的整个过程中，拉力对水桶做的功为()图5-1-7A.2000JC.200J

B.1800JD.180J

解析：由于水桶匀速上升，故拉力等于水桶重力.由于水和水桶的质量随位移均匀减小.故拉力与位移满足线性关系，所以可用平均力法进行求解变力做功.F1＝m1g＝F1＋F2

2x100N，F2

＝m2g＝80N，则拉力做功为：W拉＝＝1800J.

答案：B

模型三微元法

【典