高考物理二轮复习精品课件专题5功与功率

专题五功与功率专题五功与功率主干知识整合专题五│主干知识整合一、功的理解1．功是能量转化的量度，不同的力对应不同的功，反映着相应能量的转化，详见下表.几种常见力做功做功正负对应能量的变化情况定量关系式重力做功＋重力势能Ep减小mgh＝－ΔEp－增加专题五│主干知识整合几种常见力做功做功正负对应能量的变化情况定量关系式弹簧的弹力做功＋弹性势能E弹性减小W弹＝－ΔE弹性－增加分子力做功＋分子势能E分子减小W分子力＝－ΔE分子－增加电场力做功＋电势能E电势减小qU＝－ΔE电势－增加专题五│主干知识整合几种常见力做功做功正负对应能量的变化情况定量关系式滑动摩擦力f对系统做的总功－内能Q增加fs相对＝Q安培力做功＋电能E电减小－增加合力做功＋动能Ek增加W合＝ΔEk－减小重力以外的力做功＋机械能E机械增加W非重力＝ΔE机械－减小专题五│主干知识整合1．求一个力的功可通过多种方式求得，其一是利用功的计算式求：W＝Fscosα，这一方式一般适合求恒力的功；其二是利用平均功率求：W＝______；其三是利用动能定理求：W合＝______；其四是利用对应的能的变化求：如WG＝－ΔEp，这一方式适合求重力或弹簧弹力等的功．PtΔEk专题五│主干知识整合2．对变力的功可通过下列方式分析，一是平均力法：如果参与做功的变力的方向不变，大小随位移做线性变化，则可取平均力等效代入公式W＝Fscosθ进行计算；二是图象法：如果变力与位移方向始终一致而大小随时间变化，我们可先画出力与位移的图象．如图2－5－1所示，那么图线下方的对应面积即为变力做的功；三是动能定理法：我们可先由W合＝______求出合外力的功后，再求某一变力的功；四是功能关系法：因功是能量转化的量度，我们可找出对应变力的能的转化量，利用能量转化的多少来求解．ΔEk科目一考试2016年科目一模拟考试题科目二考试2016年科目二考试技巧、考试内容、考试视频专题五│主干知识整合3．在求功的过程中，应熟记下列常用结论．(1)保守力做功只与初、末位置有关，与运动的路径无关．如重力做功WG＝±mgh，电场力做功WE＝qU.(2)滑动摩擦力、空气阻力等耗散力所做的功等于耗散力的大小和相对路程的乘积：Wf＝________.(3)作用力和反作用力的总功可能为正，可能为负，也可能为零．对有相对滑动的力学系统而言，一对滑动摩擦力所做的总功等于系统因摩擦产生的内能，Q＝Wf＝________.(4)洛伦兹力对运动电荷永不做功；向心力对物体不做功．Ffs相对Ffs相对专题五│主干知识整合(5)机动车以恒定功率P运动时间t，牵引力的功等于Pt.(6)气体等压膨胀的过程中，气体对外界所做的功可通过W＝p(V2－V1)＝________计算．p·ΔV要点热点探究专题五│要点热点探究►探究点一功与功率的计算在涉及功和功率的计算问题时要注意以下几点：(1)正确理解功和功率的概念，注意平均功率和瞬时功率的区别，公式P＝所求的是时间t内的平均功率，这是定义式，具有普适性；(2)根据瞬时功率计算式P＝Fvcosα可得重力的功率计算式PG＝mgvy，即重力的瞬时功率等于重力和物体在该时刻竖直分速度的乘积；(3)从能量转化的角度求功率．专题五│要点热点探究例1

[2011·海南卷]一质量为1kg的质点静止于光滑水平面上，从t＝0时起，第1s内受到2N的水平外力作用，第2s内受到同方向的1N的外力作用．下列判断正确的是()A．0～2s内外力的平均功率是WB．第2s内外力所做的功是JC．第2s末外力的瞬时功率最大D．第1s内与第2s内质点动能增加量的比值是专题五│要点热点探究【点拨】本题为功和功率的基本计算问题，注意质点在两个时间段内的运动情况的分析，并且特别注意准确应用功和功率的概念，区分开平均功率和瞬时功率．专题五│要点热点探究例1AD【解析】由牛顿第二定律F＝ma可得，第1s内的加速度a1＝2m/s2，第2s内的加速度a2＝1m/s2；由匀变速直线运动规律可得，第1s内的位移s1＝1m，第1s末的速度v1＝2m/s，第2s内的位移s2＝2.5m，第2s末的速度v2＝3m/s；由做功公式W＝Fs可求，第1s内外力做功W1＝2J，第2s内外力做功W2＝2.5J，选项B错误；0～2s内外力的平均功率选项A正确；第2s末外力瞬时功率P2＝F2v2＝3W，第1s末外力瞬时功率P1＝F1v1＝4W＞P2，选项C错误；由动能定理知，动能增加量之比等于合外力做功之比，所以选项D正确．专题五│要点热点探究【点评】本题求2s内外力做的功可从以下两个基本途径求解：第一，分别求出外力在两个时间段内对质点做功情况，然后求代数和；第二，根据动能定理求解．本题选项D也涉及多种分析方法，而选项AC则要求区分开平均功率和瞬时功率，所以本题是一例澄清基本概念的小型综合选择题．专题五│要点热点探究变式题

[2010·全国新课标卷]如图2－5－2所示，在外力作用下某质点运动的v－t图象为正弦曲线．从图中可以判断()A．在0～t1时间内，外力做正功B．在0～t1时间内，外力的功率逐渐增大C．在t2时刻，外力的功率最大D．在t1～t3时间内，外力做的总功为零专题五│要点热点探究例1变式题AD【解析】在0～t1时间内，质点速度逐渐增大，动能逐渐增大，由动能定理可知外力在0～t1时间内一直在做正功，选项A正确；由v－t图象可知：在0～t1时间内质点的加速度逐渐减小到零，据牛顿第二定律可知合外力也减小到零，而0时刻的速度为零，据此可定性判断在0～t1时间内外力的功率应先增大后减小，选项B错误；在t2时刻，质点的速度为零，根据P＝Fv可知此时外力的功率为零，选项C错误；在t1和t3两个时刻，质点速度大小相等，动能相等，据动能定理易知选项D正确．专题五│要点热点探究【高考命题者说】本题考查考生对图象的理解并从图象中获取信息来分析问题和解决问题的能力．试题要求考生能够从v－t图象中了解质点的运动过程．试题对考生应用数学知识解决物理问题的能力有一定的要求．在0～t1时间内，质点做加速度减小的加速运动，速度、外力、位移都为正值，外力做正功，所以正确选项为A.也可用动能定理对A选项进行分析：外力所做的功W等于动能的增加ΔEk，因为ΔEk＞0，所以W＞0，选项A正确．专题五│要点热点探究在0～t1时间内，只要比较0～t1时间段内，某一时刻的功率和t＝t1时刻的功率即可做出判断．在t＝t1时刻外力的功率P1＝0，在其他时刻外力的功率不为零，B选项错误．在t2时刻，从图中可见v2＝0，所以P2＝0，C选项错误．在t1～t3时间内，力的方向没有改变，位移大小相等、方向相反，所以W总＝0，D选项正确．本题抽样统计难度为0.441，区分度为0.517，对全体考生有较好的区分度．有23%的考生选择了正确选项，但有31%的考生仅选了A项，11%的考生仅选了C项．有14%的考生错选了B项．(引自教育部考试中心2011课程标准实验版《高考理科试题分析》第144页)专题五│要点热点探究►探究点二机车启动类问题1．功率是反映做功快慢的物理量，机械功率由机械本身属性决定．机车功率是指机车牵引力的功率．2．机车启动模型机车启动问题是典型的具有收尾速度的运动形式，解答此类问题要注意：(1)首先要看清楚机车具体启动形式；(2)牢记机车两种启动方式流程图，但要注意如果汽车所受阻力随速度发生变化，则不能盲目套用这两种模型．专题五│要点热点探究专题五│要点热点探究专题五│要点热点探究例2[2011·浙江卷]节能混合动力车是一种可以利用汽油及所储存电能作为动力来源的汽车．有一质量m＝1000kg的混合动力轿车，在平直公路上以v1＝90km/h匀速行驶，发动机的输出功率为P＝50kW.当驾驶员看到前方有80km/h的限速标志时，保持发动机功率不变，立即启动利用电磁阻尼带动的发电机工作给电池充电，使轿车做减速运动，运动L＝72m后，速度变为v2＝72km/h.此过程中发动机功率的用于轿车的牵引，用于供给发电机工作，发动机输送给发电机的能量最后有50%转化为电池的电能．假设轿车在上述运动过程中所受阻力保持不变．求：专题五│要点热点探究(1)轿车以90km/h在平直公路上匀速行驶，所受阻力F阻的大小；(2)轿车从90km/h减速到72km/h过程中，获得的电能E电

；(3)轿车仅用其在上述减速过程中获得的电能E电

维持72km/h匀速运动的距离L′.【点拨】(1)机车功率与牵引力和车速的关系如何？匀速时机车受力情况如何？(2)轿车从90km/h减速到72km/h过程中，发动机用于牵引轿车所做的功为多少？与此过程中获得的电能存在什么数量关系？专题五│要点热点探究例2(1)2×103N(2)6.3×104J(3)31.5m【解析】(1)汽车牵引力与输出功率关系P＝F牵v将P＝50kW，v1＝90km/h＝25m/s代入得F牵＝＝2×103N当轿车匀速行驶时，牵引力与阻力大小相等，有F阻＝2×103N专题五│要点热点探究(2)在减速过程中，注意到发动机只有P用于汽车的牵引．根据动能定理有代入数据得Pt＝1.575×105J电源获得的电能为E电＝0.5×

Pt＝6.3×104J(3)根据题设，轿车在平直公路上匀速行驶时受到的阻力仍为F阻＝2×103N．在此过程中，由能量转化及守恒定律可知，仅有电能用于克服阻力做功．专题五│要点热点探究E电＝F阻L′代入数据得L′＝31.5m.【点评】本题为涉及机车功率计算的综合性计算题，难度中等．本题结合生活实际，兼具节能环保的教育功能，在题目的设计上做了以下几点创新：第一，题目没有考查机车启动过程，而是重点考查了减速过程中的能量转换；第二，让考生通过用于轿车的机械功和克服安培力做功的比例关系间接求解减速过程中产生的电能；第三，通过让学生进一步计算减速过程产生的电能能够维持轿车匀速前进的距离来增强学生的节能意识．专题五│要点热点探究变式题

质量为m的物体在机车拉力作用下由静止开始在平直路面上运动，运动过程的v－t如图2－5－3所示．从t1时刻起机车拉力的功率保持不变，整个运动过程中物体所受阻力恒为Ff，则()专题五│要点热点探究A．0～t1时间内，物体所受拉力等于B．t1～t2时间内，拉力的功率等于C．物体运动的最大速度D．t1～t2时间内，物体的平均速度小于专题五│要点热点探究例2变式题BC【解析】0～t1时间内，由牛顿第二定律有F－Ff＝ma1，得F＝Ff＋选项A错误；在t1时刻有P＝Fv1＝而在t1～t2时间内功率不变，选项B正确；当牵引力F＝Ff时物体速度最大，有vm＝＝，选项C正确；

t1～t2时间内的平均速度数值上等于过AB弧线与时间轴所围面积与该段时间的比值，很明显大于选项D错误.专题五│教师备用习题教师备用习题1.一质量为m的物体静止在水平地面上，在水平拉力F的作用下开始运动，在0～6s内物体运动的速度－时间图象和拉力的功率时间图象如图所示，取g＝10m/s2，下列判断正确的是()专题五│教师备用习题A．拉力F的大小为4N，且保持不变B．物体的质量为2kgC．0～6s内物体克服摩擦力做功24JD．0～6s内拉力做的功为156J专题五│教师备用习题【解析】BD由图象可知，t＝2s后物体做匀速直线运动，F2＝f，速度为6m/s，P2＝F2v，f＝F2＝＝4N，在0～2s内物体加速运动，加速度a＝3m/s2，由于t＝2s时，v＝6m/s，P1＝60W，此时拉力F1＝＝10N，在0～2s内，由牛顿第二定律可知F1－f＝ma可得，m＝2kg，选项A错误、B正确．由速度图象可知物体在前2s内的位移s1＝6m，在后4s内的位移为s2＝24m,6s内物体克服摩擦力做的功为Wf＝F(s1＋s2)＝120J，拉力做的功为W＝F1s1＋F2s2＝156J，选项C错误、D正确．专题五│教师备用习题【备选理由】本题通过v－t图象和P－t图象很好地整合了牛顿第二定律、功和功率的计算，具有较强的综合性，需要考生