2022届福建鲁科版新课标高三（第1轮）物理 优质课比赛一等奖

机械能1功和功率第五章主要内容要求说明功和功率Ⅱ动能和动能定理Ⅱ重力做功与重力势能Ⅱ功能关系、机械能守恒定律及其应用Ⅱ实验与探究：探究动能定理实验与探究：验证机械能守恒定律

本章知识在新考纲中有4个考点，均为Ⅱ级要求，所涉及的考点是以往历届高考的重点，在总复习中对本章内容要足够重视．考查的情景多与圆周运动、带电粒子在电磁场中的运动、电磁感应现象相联系，侧重考查学生获取信息、整合信息、综合应用力学规律解题的能力．虽然新考纲未列入“弹性势能”，但机械能中实际上已包含了弹性势能，所以也应予以重视．

新考纲规定了2个实验与探究的内容．“探究动能定理”实验是考纲要求必做的探究实验，应引起重视．对该实验在复习时应注重探究过程，要明确实验目的，能理解实验原理和方法，能控制实验条件，会使用相关仪器，会观察、分析实验现象，会记录、处理实验数据，并得出结论．验证机械能守恒定律也是高考中常见的，也应予以重视．

从近三年的高考考点分布可以看出，本章是高考考查的重点，不仅是必考内容，每年考查的题量很大，而且题目综合性很强．主要考查动能定理，如2007年广东卷第9题，2009年福建卷第21题，2010年福建卷第22题第(3)小题；考查功能关系的综合应用，如2007年海南单科第9题；结合牛顿运动定律、圆周运动、电磁学知识综合考查，如2008年全国理综Ⅰ第24题、2008年山东理综第24题和2007年江苏单科第19题均综合了牛顿运动定律和曲线运动的知识．

由于本章是力学部分的主干知识，是解决力学问题和力电综合问题的主要方法之一，因此本章内容仍将是高考的重点且必不可少．考查的情景多与圆周运动、带电粒子在电磁场中的运动、电磁感应现象相联系，侧重考查学生获取信息、整合信息、综合应用力学规律解题的能力．1．复习中要把握重点．如功、功率、动能定理、功能关系、机械能守恒定律及能量转化与守恒定律．特别是新考试大纲中将功能关系放在比较突出的地位，还增加了实验与探究的“探究动能定理”，对这些内容都要引起重视．

2．复习中要瞄准方向．针对本章内容有两个复习方向，一是扎实掌握本章基本内容，为将其与其他内容的综合作准备；另一个就是将本章内容与实际问题紧密联系．3．复习时要讲究方法．本章内容中概念、规律及情景多，复习时要多采用类比方法进行理解．如：恒力功与变力功之间，平均功率与瞬时功率之间，汽车以额定功率启动方式与以恒定牵引力启动方式之间，动力学方法与功能关系方法之间等等．另外还需要对各种形式能量的功能关系进行联系和区别．一、功1.物理意义：功是描述力对

的物理量，是过程量.2.定义：力和物体在力的方向上位移的乘积称为力对物体做的功.空间积累效果3.计算式：W=F·s·cosα，F表示

，s表示

，α为

的夹角.4.特点：功是

，α取值不同，功会出现正负，正功表示动力做功，负功表示阻力做功，合力的功等于

的代数和.5.总功的求法：(1)W总=F合·s·cosα(2)W总=W1+W2+W3+…+Wn恒力的大小物体运动的位移力的方向与位移方向标量各分力分别做功二、功率1.公式(1)P=Wt,P为时间t内的平均功率.(2)P=Fvcosα，α为F与v的夹角.①若v为平均速度，则P为

.②若v为瞬时速度，则P为

.2.物理意义：

，功率大则做功快，功率小则做功慢.平均功率瞬时功率描述做功的快慢3.额定功率：

.一般在机器的铭牌上标明.4.实际功率：

.通常大小小于或等于额定功率.5.机械效率：

，η总小于1，机械省力不省功.机器正常工作的功率机器实际工作时输出的功率功的分析与计算如图5-1-1所示，一个质量为m的木块，放在倾角为α的斜面体上，斜面与木块保持相对静止一起沿水平方向向右匀速移动距离x

，作用在木块上的各个力分别做功多少？合力做功是多少？5-1-1根据力的平衡条件可得：斜面对木块的支持力F1为：F1=mgcosα斜面对木块的静摩擦力F2为：F2=mgsinα支持力F1与位移x间的夹角为90°+α，则支持力做的功W1=F1xcos(90°+α)=-mgxcosαsinα;摩擦力F2与位移的夹角为α，则摩擦力F2做的功W2=F2xcosα=mgxsinαcosα;重力与位移的夹角为90°，则重力做的功WG=mgxcos90°=0;合力做的功等于各个力做功的代数和，即W合=W1+W2+WG=-mgxcosαsinα+mgxsinαcosα+0=0

公式W=Fscosα中F必须是恒力，s是对地位移，α为F方向和s方向的夹角.如图5-1-2所示，站在汽车上的人用手推车的力为F，脚对车向后的摩擦力为f，下列说法正确的是(

)图5-1-2A.当车匀速运动时，F和f对车做功的代数和为零B.当车水平向右加速运动时，F和f对车做功的代数和为正功C.当车水平向右减速运动时，F和f对车做功的代数和为负功D.不管车做何种运动，F和f的总功以及总功率都为零本题选项的问题均指人对车做功的代数和，但若以车为研究对象，受力情况较复杂，无法比较F和f的大小，而以人为研究对象，因人水平方向仅受F′和f′作用，则问题就明朗了．当车匀速运动时，人所受F和f的反作用力分别为F′、f′.F′=f′，故A对．当人随车向右加速时f′＞F′，故B错，同理C、D均错．变力做功的计算如图5-1-3所示，一质量为m=2.0kg的物体从半径为R=5.0m的圆弧面的A端，在拉力作用下沿圆弧缓慢运动到B端(圆弧AB在竖直平面内).拉力F大小不变始终为15N，方向始终与物体在该点的切线成37°角.圆弧对应的圆心角为60°，BO边为竖直方向（g取10m/s2，sin37°=0.6,cos37°=0.8).求这一过程中：(1)拉力F做的功.(2)重力mg做的功.(3)圆弧面对物体的支持力N做的功.(4)圆弧面对物体的摩擦力f做的功.图5-1-3(1)将圆弧AB分成很多小段s1,s2…sn，拉力在每小段上做的功为W1，W2，…Wn，因拉力F大小不变，方向始终与物体在该点的切线成37°角，所以：W1=Fs1cos37°，W2=Fs2cos37°,…,Wn=Fsncos37°，所以WF=W1+W2+…+Wn=Fcos37°(s1+s2+…+sn)=Fcos37°·

=20πJ=62.8J(2)重力mg做的功WG=-mgR(1-cos60°)=-50J(3)物体受的支持力N始终与物体的运动方向垂直，所以WN=0.(4)因物体在拉力F作用下缓慢移动，动能不变，由动能定理知：WF+WG+Wf=0.所以Wf=-WF-WG=(-62.8+50)J=-12.8J.

当变力的大小不变仅改变方向时可用微元的观点分析F在某过程做的总功.克服摩擦力做功可用力和路程的乘积求解.在水平面上，有一弯曲的槽道AB(槽道大小影响可忽略不计)，槽道由半径分别为R2和R的两个半圆构成.如图5-1-4所示，现用大小恒为F的拉力将一光滑小球从A点沿槽道拉至B点，若拉力F的方向时时刻刻均与小球运动方向一致，则此过程中拉力所做的功为()A.0

B.FR

C.πFR

D.2πFR图5-1-4用图象法求功放在地面上的木块与一劲度系数k=200N/m的轻弹簧相连.现用手水平拉弹簧，拉力的作用点缓慢移动了s1=0.2m时，木块开始运动，继续拉弹簧，木块缓慢移动了s2=0.4m的位移，求在上述过程中拉力所做的功.

由题意作出F-s图象如右图所示，在木块运动之前，弹簧弹力随弹簧伸长量的变化是线性关系.木块缓慢移动时弹簧弹力不变.图线与横轴所围梯形面积即为拉力所做的功.W=0.6+0.42×40J=20J在F-s图象中，图线和横轴所围成的面积即表示力所做的功，一个看似复杂的变力做功问题，借助图象，使得解题过程简单、明了，另外需要根据涉及的物理过程分析力的变化规律，从而准确描绘力F与位移s的关系图线.用锤击钉，设木板对钉子的阻力跟钉子进入木板的深度成正比，每次击锤时，锤子对钉子做的功相同，已知第一次时，钉子进入板内1cm，请探究分析击第二次过程中，钉子进入木板的深度.由题意f=kd，故f-d图可表示为：用面积表示f所做的功，因两次做功相同，

=()2解得d′=cm，故第二次钉子进入木板的深度为(-1)cm.运用动力学方法分析机车的两种启动方式的运动形式机车以以下两种方式启动，且沿直线运动(设阻力不变)，方式①：机车以不变的额定功率启动；方式②：机车的启动功率先随速度均匀增加，后保持额定功率不变，图5-1-5中给出的四个图象中，能够正确反映机车的速度v随时间t变化的是()图5-1-5A.甲对应方式①，乙对应方式②B.乙对应方式①，丙对应方式②C.甲对应方式①，丙对应方式②D.丙对应方式①，丁对应方式②方式①中汽车牵引力，F-f=ma，汽车加速度随v不断增大而逐渐减小，汽车做加速度减小的加速运动，直到F=f时，a=0,

v=vm=

,然后以最大速度vm做匀速运动，对应图线乙.方式②中开始时F=f+ma不变，P=Fv=(f+ma)v随速度均匀增大，故a不变，v=at，汽车做匀加速直线运动，直到P=P额后功率不再增大，F=随v增大而逐渐减小，随v不断增大而逐渐减小，与方式①后一段运动情况相同，对应图线丙.故选B.从本题解答中可以看出，动力学知识在分析机车运动形式中起到重要的作