人教版高三物理总复习优质课件-机械能-第一节-功和功率

第五章机械能第五章机械能全国高考命题分析考点内容高考(全国卷)三年命题情况对照分析四层解读201820192020功和功率(Ⅱ)Ⅰ卷T14:动能T18:功能关系Ⅱ卷T14:动能定理T21:功Ⅲ卷T19:功、功率T25:动能定理Ⅰ卷T25:动能定理、机械能守恒定律Ⅱ卷T18:能量的图象问题T24:动能定理Ⅲ卷T17:能量的图象问题T24:动能定理T25:动能定理、机械能守恒Ⅰ卷T20:机械能守恒、功能关系Ⅱ卷T16:动能T25:动能定理Ⅲ卷T22:动能定理、探究小车速度随时间变化T25:动能定理必备知识功和功率、动能和动能定理、重力做功与重力势能、机械能守恒定律、功能关系、图象法、微元法等动能和动能定理(Ⅱ)关键能力建构机车启动、机械能守恒等模型;实验探究动能定理、验证机械能守恒定律;根据动能定理、机械能守恒定律等分析和解决相关问题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)全国高考命题分析考点内容高考(全国卷)三年命题情况对照分析四实验五:探究动能定理学科素养掌握求功和功率的方法,会根据动能定理、机械能守恒定律、功能关系解决生活实践中的机械能守恒问题和创新性问题实验六:验证机械能守恒定律核心价值建立守恒观念,关心生活中的守恒问题,热爱运动,创造性地利用守恒思想服务生活实验五:探究动能定理学科掌握求功和功率的方法,会根据动能定理第1节功和功率第1节功和功率积累必备知识提升关键能力积累必备知识提升关键能力积累必备知识一、功1.做功的两个因素力和物体在力的方向上发生的

。2.公式:W=

。

位移教材梳理Flcosα(1)α是力与

的夹角,l是物体对地的位移。(2)该公式只适用于

做功。位移恒力积累必备知识一、功位移教材梳理Flcosα(1)α是力与3.功的正负的判断方法位移恒力做功依据力与

的夹角来判断曲线运动中的功依据力与

的夹角α来判断,0°

α<90°时,力对物体做正功;90°<α

180°时,力对物体做负功;α=90°时,力对物体不做功能量转化时的功功是能量转化的量度,若有能量转化,则必有力对物体做功。此法常用于判断两个相联系的物体之间的相互作用力做功速度≤≤3.功的正负的判断方法位移恒力做功依据力与的夹角4.求总功的方法(1)先分别求各力的功,然后求这些功的

。(2)先求合力,再求合力的功。二、功率1.定义:功与完成这些功所用

的比值。2.物理意义:描述做功的

。3.公式代数和时间快慢平均功率(2)P=Fvcosα(α为F与v的夹角)。①v为平均速度,则P为

。②v为瞬时速度,则P为

。平均功率瞬时功率4.求总功的方法代数和时间快慢平均功率(2)P=Fvcos4.额定功率与实际功率(1)额定功率:动力机械长时间

时输出的

功率。(2)实际功率:动力机械

时输出的功率,要求

额定功率。正常工作最大实际工作小于或等于4.额定功率与实际功率正常工作最大实际工作小于或等于情境探究1.如图所示,马拉着小车(包括人)沿水平面匀速前进了一段距离。(1)小车(包括人)受到几个力作用?每个力对小车做功吗?做正功还是负功?答案:小车(包括人)受4个力作用,重力、支持力、拉力、摩擦力,其中拉力做正功,摩擦力做负功,重力和支持力不做功。情境探究1.如图所示,马拉着小车(包括人)沿水平面匀速前进了(2)马对小车做的功是否等于马的拉力F(设F与水平方向的夹角为α)和小车的位移l的乘积?答案:不等于,因为马的拉力F与位移方向有夹角α,所以做功W=Flcosα。(3)若小车做匀加速运动,合力做什么功?若小车做匀减速运动,合力做什么功?怎样求合力做的功?答案:若小车做匀加速运动,合力做正功。若小车做匀减速运动,合力做负功。合力做的功等于拉力F做的功与摩擦力做的功的代数和,也等于拉力和摩擦力的合力做的功。(2)马对小车做的功是否等于马的拉力F(设F与水平方向的夹角2.如图所示,利用吊车将一个质量为m的集装箱从码头上吊起装上货轮。(1)将集装箱以速度v匀速吊起,集装箱在t时间内匀速上升h高度。怎样计算吊车的功率?其瞬时功率是多少?2.如图所示,利用吊车将一个质量为m的集装箱从码头上吊起装上(2)若集装箱在相同的时间t内,从静止开始以加速度a匀加速上升高度h时,该过程中吊车的平均功率是多少?其瞬时功率是多少?(2)若集装箱在相同的时间t内,从静止开始以加速度a匀加速上提升关键能力考点一恒力功的分析与计算1.功的正负的判断方法提升关键能力考点一恒力功的分析与计算1.功的正负的判断方法2.计算功的方法3.几种力做功比较(1)重力、弹簧弹力、电场力、分子力做功与位移有关,与路径无关。(2)滑动摩擦力、空气阻力、安培力做功与路径有关。2.计算功的方法3.几种力做功比较(3)摩擦力做功有以下特点:①单个摩擦力(包括静摩擦力和滑动摩擦力)可以做正功,也可以做负功,还可以不做功。②相互作用的一对静摩擦力做功的代数和总等于零;相互作用的一对滑动摩擦力做功的代数和不为零,且总为负值。③相互作用的一对滑动摩擦力做功过程中会发生物体间机械能转移和机械能转化为内能,内能Q=Ffx相对。(3)摩擦力做功有以下特点:[例题]如图所示,水平路面上有一辆质量为M的汽车,车厢中有一个质量为m的人正用恒力F向前推车厢,在车以加速度a向前加速行驶距离L的过程中,下列说法正确的是(

)A.人对车的推力F做的功为FLB.人对车做的功为maLC.车对人的作用力大小为maD.车对人的摩擦力做的功为(F-ma)LA[例题]如图所示,水平路面上有一辆质量为M的汽A[思路点拨]解此题的关键有两点:(1)正确分析车厢内的人所处的状态及受力大小和方向。(2)灵活应用恒力做功的定义式及正负功的判断方法。[思路点拨]解此题的关键有两点:[能力演练1]如图所示,质量为m的物体放在自动扶梯的水平台阶上,物体随扶梯一起斜向上做匀加速运动。在这个过程中,以下说法正确的是(

)A.物体所受支持力对物体不做功B.物体所受静摩擦力方向斜向上,对物体做正功C.物体所受摩擦力对物体做负功D.合力对物体做正功D[能力演练1]如图所示,质量为m的物体放在自动扶梯的水平台解析:由题知物体位移方向斜向上,支持力垂直于支持面竖直向上,支持力方向与位移方向夹角小于90°,支持力对物体做正功,故A错误;通过对物体受力分析可知,摩擦力方向水平向右,与位移方向夹角小于90°,摩擦力对物体做正功,故B、C错误;根据牛顿第二定律得,合力沿斜面向上,与位移方向同向,故合力对物体做正功,故D正确。解析:由题知物体位移方向斜向上,支持力垂直于支持面竖直向上,[能力演练2]如图所示重为G的物体静止在倾角为α的粗糙斜面体上,现使斜面体向右做匀速直线运动,通过的位移为x,物体相对斜面体一直保持静止,则在这个过程中(

)A.弹力对物体做功为GxcosαB.静摩擦力对物体做功为GxsinαC.重力对物体做功为GxD.合力对物体做功为0D[能力演练2]如图所示重为G的物体静止在倾角为α的粗糙斜面解析:分析物体的受力情况,受重力mg、弹力FN和摩擦力Ff,如图所示。根据平衡条件,有FN=Gcosα,Ff=Gsinα,重力与位移方向垂直,做功为零;摩擦力Ff与位移的夹角为α,所以摩擦力对物体做功为Wf=Ffxcosα=Gxsinα·cosα,斜面体对物体的弹力做功为WN=FNxcos(90°+α)=-Gxcosα·sinα,故A、B、C错误;因物体做匀速运动,合力等于0,故合力做功为0,故D正确。解析:分析物体的受力情况,受重力mg、弹力FN和摩擦力Ff,考点二变力功的分析与计算多维训练1.(图象法)轻质弹簧右端固定在墙上,左端与一质量m=0.5kg的物块相连,如图(甲)所示,弹簧处于原长状态,物块静止,物块与水平面间的动摩擦因数μ=0.2。以物块所在处为原点,水平向右为正方向建立x轴,现对物块施加水平向右的外力F,F随x轴坐标变化的情况如图(乙)所示,物块运动至x=0.4m处时速度为零,则此过程物块克服弹簧弹力做的功为(g取10m/s2)(

)A.3.1JB.3.5J C.1.8J D.2.0JA考点二变力功的分析与计算多维训练1.(图象法)轻质弹簧右端解析:物块与水平面间的摩擦力为Ff=μmg=1N。现对物块施加水平向右的外力F,由F-x图象与x轴所围面积表示功可知F做功W=3.5J,克服摩擦力做功Wf=Ffx=0.4J。由于物块运动至x=0.4m处时,速率为0,由功能关系可知,W-Wf=Ep,此时弹簧的弹性势能为Ep=3.1J,则物块克服弹簧弹力做的功为3.1J,选项A正确。解析:物块与水平面间的摩擦力为Ff=μmg=1N。现对物块2.(等效转换法)(多选)如图所示,固定的光滑竖直杆上套着一个滑块,滑块用轻绳系着绕过光滑的定滑轮O。现以大小不变的拉力F拉绳,使滑块从A点由静止开始上升,滑块运动到C点时速度最大。已知滑块质量为m,滑轮O到竖直杆的距离为d,∠OAO′=37°,∠OCO′=53°,重力加速度为g(已知sin37°=0.6,cos37°=0.8)。则(

)AC2.(等效转换法)(多选)如图所示,固定的光滑竖直杆上套着一人教版高三物理总复习优质课件-机械能-第一节-功和功率3.(微元法)(多选)如图所示,在一半径为R=6m的圆弧形桥面的底端A,某人把一质量为m=8kg的物块(可看成质点)用大小始终为F=75N的拉力从底端缓慢拉到桥面顶端B(圆弧AB在同一竖直平面内),拉力的方向始终与物块在该点的切线成37°角,整个圆弧桥面所对的圆心角为120°,g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。在这一过程中,下列说法正确的是(

)BCA.重力做功240JB.支持力做功为0C.拉力F做功约为376.8JD.摩擦力做功约为136.8J3.(微元法)(多选)如图所示,在一半径为R=6m的圆弧形人教版高三物理总复习优质课件-机械能-第一节-功和功率练后总结求变力做功的方法方法以例说法应用动能定理用力F把小球从A处缓慢拉到B处,F做功为WF,则有WF-mgl(1-cosθ)=0,得WF=mgl(1-cosθ)微元法质量为m的木块在水平面内做圆周运动,运动一周克服摩擦力做功Wf=Ff·Δx1+Ff·Δx2+Ff·Δx3…=Ff(Δx1+Δx2+Δx3…)=Ff·2πR练后总结求变力做功的方法方法以例说法应用动微元法人教版高三物理总复习优质课件-机械能-第一节-功和功率人教版高三物理总复习优质课件-机械能-第一节-功和功率考点三功率的理解与计算多维训练AA.W=4500J

P=75W B.W=450J

P=7.5WC.W=3600J

P=60W D.W=360J

P=6W考点三功率的理解与计算多维训练AA.W=4500JP人教版高三物理总复习优质课件-机械能-第一节-功和功率2.(对瞬时功率的理解)如图所示,粗糙程度相同的半圆形的碗固定在水平桌面上,可视为质点的小球从A点静止释放,经B滑到C点的过程中,速度越来越大,下列说法正确的是(

)A.小球所受支持力增大,摩擦力减小B.小球所受支持力的功率一直增大C.小球所受摩擦力的功率一直增大D.小球所受重力的功率一直增大C2.(对瞬时功率的理解)如图所示,粗糙程度相同的半圆形的碗固人教版高三物理总复习优质课件-机械能-第一节-功和功率3.(功率与图象结合)(多选)质量为m的物体静止在光滑水平面上,从t=0时刻开始受到水平力的作用。力的大小F与时间t的关系如图所示,力的方向保持不变,则(

)BD3.(功率与图象结合)(多选)质量为m的物体静止在光滑水平面人教版高三物理总复习优质课件-机械能-第一节-功和功率练后总结(1)平均功率的计算方法②利用P=Fvcosα,其中v为物体运动的平均速度。(2)瞬时功率的计算方法①利用公式P=Fvcosα,其中v为某时刻的瞬时速度。②利用公式P=FvF,其中vF为物体的速度v在力F方向上的瞬时分速度。③利用公式P=Fvv,其中Fv为物体受到的外力F在瞬时速度v方向上的分力。练后总结(1)平均功率的计算方法②利用P=Fvcosα,其(3)求解功率的三点注意①首先要明确所求功率是平均功率还是瞬时功率。②平均功率与一段时间(或过程)相对应,计算时应明确是哪个力在哪段时间(或过程)内做功的平均功率。③瞬时功率计算时应明确是哪个力在哪个时刻(或状态)的功率。(3)求解功率的三点注意考点四机车启动问题1.两种启动方式考点四机车启动问题1.两种启动方式2.三个重要关系式(3)机车以恒定功率运行时,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、速度或时间。2.三个重要关系式(3)机车以恒定功率运行时,牵引力做的功W[例题]某汽车发动机的额定功率为120kW,汽车质量为5t,汽车在运动中所受阻力的大小恒为车重的0.1倍。(g取10m/s2)(1)若汽车以额定功率启动,则汽车所能达到的最大速度是多少?当汽车速度达到10m/s时,其加速度是多少?[思路探究](1)达到最大速度时,汽车处于匀速运动状态。答案:(1)24m/s

1.4m/s2

[例题]某汽车发动机的额定功率为120kW,汽车质量为5(2)若汽车以恒定加速度0.5m/s2启动,则其匀加速过程能维持多长时间?[思路探究](2)以加速度0.5m/s2匀加速启动时,达到匀加速的最大速度时功率达到额定功率。答案:(2)32s(2)若汽车以恒定加速度0.5m/s2启动,则其匀加速过程误区警示机车启动问题的三点注意(1)在机车功率P=Fv中,F是机车的牵引力而不是机车所受合力或阻力,所以P=Ffvm只体现了一种数量关系用于计算,即牵引力与阻力平衡时达到最大运行速度。(2)恒定功率下的启动过程一定不是匀加速运动,匀变速直线运动的公式不再适用,启动过程发