高考物理总复习第五章功和功率课件教案

第1讲

功和功率任务一·基础自测任务二·各点突破任务一·基础自测任务二·各点突破任务一·基础自测位移

正功不做功

负功快慢

（1）合力做的功等于各分力做的功的矢量和。(

)

×（2）作用力做正功时，反作用力一定做负功。(

)

×（3）做功时间越长，功率越小。(

)

×（4）汽车爬坡时常常需要换低速挡。(

)

√力的功率

功的计算

任务二·各点突破基础点1

功的分析与计算考向1

功的正负的判断和计算

B

答案

C考向2

恒力及合力的分析和计算

AB

恒力做功的计算方法

AD

考向3

变力做功的分析和计算1.“微元法”求变力做功将物体的位移分割成许多小段,因每一小段很小,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多个位移上的恒力所做的功的代数和。此法常用于求解大小不变、方向改变的变力做功问题。

A

A

3.“转化法”求变力做功当物体受一大小不变但方向时刻改变的力或物体做曲线运动时,可考虑等效物体沿力方向做直线运动或将曲线变为直线,测量物体路程,计算力做的功。

4.“图像法”求变力做功

B

基础点2

功率的分析与计算考向1

平均功率和瞬时功率

3.求解功率时应注意的三个问题（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。功率大小的判断

C

机器的功率

√

考向2

功率和图像综合问题的分析与计算

BC

重难点

机车启动问题以恒定功率启动以恒定加速度启动________________________________________________________________________________________________________________以恒定功率启动以恒定加速度启动过程分析运动性质加速度减小的加速运动续表以恒定功率启动以恒定加速度启动分析过程运动性质加速度减小的加速运动无续表考向1

恒功率启动问题

√

考向2

恒加速度启动问题

D

功率图像

D

第2讲

动能定理及其应用任务一·基础自测任务二·各点突破任务一·基础自测任务二·各点突破任务一·基础自测运动

标量无关

动能的变化

合力曲线运动变力分阶段原因等量代换焦耳（1）一定质量的物体动能变化时，速度一定变化，但速度变化时，动能不一定变化。(

)

√（2）物体在合外力作用下做变速运动时，动能一定变化。(

)

×（3）动能不变的物体一定处于平衡状态。(

)

×动能定理的理解1.（2023年山东模拟）关于动能，下列说法中正确的是(

)

。AA.动能是普遍存在的机械能中的一种基本形式，凡是运动的物体都有动能B.动能是标量，但有正、负C.一定质量的物体，动能变化时，速度一定变化；速度变化时，动能一定变化D.动能不变的物体，一定处于平衡状态动能定理公式应用

变力做功

（1）重物刚与地面接触瞬间的速度。

（2）重物对地面的平均冲击力。

任务二·各点突破基础点

动能定理的理解与应用考向1

动能定理的理解1.对动能定理中“外力”的理解动能定理叙述中所说的“外力”,既可以是重力、弹力、摩擦力,也可以是电场力、磁场力或其他力。2.动能定理公式中体现的“三个关系”（1）数量关系：即合力所做的功与物体动能的变化具有等量代换关系。可以通过计算物体动能的变化,求合力做的功,进而求得某一力做的功。（2）单位关系：等式两侧物理量的国际单位都是焦耳。（3）因果关系：合力的功是引起物体动能变化的原因。3.标量性动能是标量,功也是标量,所以动能定理是一个标量式,不存在方向的选取问题。当然动能定理也不存在分量的表达式。动能定理概念的理解例1

（2023年陕西模拟）（多选）下列说法正确的有(

)

。ADA.若运动物体所受的合外力为零，则物体的动能一定保持不变B.若运动物体所受的合外力不为零，则物体的动能一定发生变化C.若运动物体的动能保持不变，则该物体所受合外力一定为零D.若运动物体的动能发生变化，则该物体所受合外力一定不为零解析

运动物体所受合外力为零，合外力对物体不做功，由动能定理可知，物体动能不变，A项正确；如果运动物体所受合外力与物体的速度方向垂直，合外力对物体不做功，物体动能不变，如匀速圆周运动，B项错误；运动物体所受合外力不为零，物体运动状态一定变化，则该物体一定做变速运动，如果合外力方向与物体速度方向垂直，合外力对物体不做功，物体动能不变，C项错误；若运动物体的动能发生变化，根据动能定理可知，合外力一定做功，即合力一定不为零，D项正确。利用动能定理列式

C

考向2

动能定理的基本应用1.应用动能定理解题应抓好“两状态,一过程”“两状态”即明确研究对象的始、末状态的速度或动能情况；“一过程”即明确研究过程,确定这一过程研究对象的受力情况和位置变化或位移信息。2.注意事项（1）动能定理中的位移和速度必须是相对于同一个参考系的,一般以地面或相对地面静止的物体为参考系。（2）当物体的运动包含多个不同过程时,可分段应用动能定理求解,也可以全过程应用动能定理求解。（3）动能是标量,动能定理是标量式,解题时不能分解动能。

A

重难点1

动能定理求变力做功

（1）物体沿半圆形导轨运动过程中克服阻力所做的功。

（2）人与滑板车在圆轨道里滑行至最高点的过程中克服轨道摩擦力做的功。

重难点2

动能定理与图像的结合1.解决图像问题的基本步骤（1）观察题目给出的图像,弄清纵坐标、横坐标所对应的物理量及图线所表示的物理意义。（2）根据物理规律推导出纵坐标与横坐标所对应的物理量间的函数关系式。（3）将推导出的物理规律与数学上与之相对应的标准函数关系式相对比,找出图线的斜率、截距、图线的交点、图线与坐标轴围成的面积等所表示的物理意义,分析解答问题,或者利用函数图线上的特定值代入函数关系式求物理量。2.图像所围“面积”和图像斜率的含义

AA.

B.

C.

D.

答案

解决物理图像问题的基本步骤

BC

考向3

其他图像与动能定理的结合

CA.0.60

B.0.70

C.0.75

D.0.80

动力学图像的判断

BA.

B.

C.

D.

用动能定理解决多过程问题考向1

动能定理在单向多过程问题中的应用1.运用动能定理解决多过程问题,有两种思路（1）分阶段应用动能定理①若题目需要求某一中间物理量,应分阶段应用动能定理。②物体在多个运动过程中,受到的弹力、摩擦力等力若发生了变化,力在各个过程中做功情况也不同,不宜全过程应用动能定理,可以研究其中一个或几个分过程,结合动能定理,各个击破。（2）全过程（多个过程）应用动能定理当物体运动过程包含几个不同的物理过程,又不需要研究过程的中间状态时,可以把几个运动过程看作一个整体,巧妙运用动能定理来研究,从而避开每个运动过程的具体细节,大大简化运算。2.全过程列式时要注意（1）重力、弹簧弹力做功取决于物体的初、末位置,与路径无关。（2）大小恒定的阻力或摩擦力做功等于力的大小与路程的乘积的负值。

答案

0

运动可能性问题

（1）求滑块第一次滑至圆轨道最高点时对轨道的压力大小。

（2）求弹射器的弹性势能的最大值。

考向2

动能定理在往复运动问题中的应用1.往复运动问题在有些问题中物体的运动过程具有重复性、往返性,而在这一过程中,描述运动的物理量多数是变化的,而且重复的次数又往往是无限的或者难以确定。2.解题策略此类问题多涉及滑动摩擦力或其他阻力做功,其做功的特点是与路程有关,运用牛顿运动定律及运动学公式将非常烦琐,甚至无法解出,由于动能定理只涉及物体的初、末状态,所以用动能定理分析这类问题可使解题过程简化。

答案

0.125

（3）通过计算说明，运动员最终停在何处。

求和公式在多过程中的应用

B

第3讲

机械能守恒定律及其应用任务一·基础自测任务二·各点突破任务一·基础自测任务二·各点突破任务一·基础自测举高

地球参考平面

弹性形变形变量劲度系数

重力或系统内弹力重力或系统内弹力

（1）被举到高处的物体重力势能一定不为零。(

)

×（2）物体只要发生形变，就一定有弹性势能。(

)

×（3）合力为零，物体的机械能一定守恒。(

)

×（4）只有重力做功，物体的机械能一定守恒。(

)

√机械能守恒条件判断1.（2023年湖南模拟）下列各实例的运动过程中（除A项外都不计空气阻力），机械能始终守恒的是(

)

。BA.带着张开的降落伞的跳伞运动员在空中匀速下落B.抛出的标枪在空中运动C.拉着一个金属块使它沿光滑的斜面匀速上升D.在光滑水平面上运动的小球，碰到一个弹簧，把弹簧压缩后，又被弹回来能量转换的判断2.（2023年浙江1月卷）一位游客正在体验蹦极，绑上蹦极专用的橡皮绳后从跳台纵身而下。游客从跳台下落直到最低点过程中(

)

。BA.弹性势能减小

B.重力势能减小C.机械能保持不变

D.绳一绷紧动能就开始减小机械能的计算

D

任务二·各点突破基础点1

机械能守恒的理解与判断

对机械能守恒条件的理解

（1）只受重力作用,例如不考虑空气阻力的各种抛体运动,物体的机械能守恒。

（2）除重力外,物体还受其他力,但其他力不做功或做功代数和为零。

（3）除重力外,只有系统内的弹力做功,那么系统的机械能守恒。注意并非物体的机械能守恒,如与弹簧相连的小球下摆的过程中小球和弹簧组成的系统机械能守恒,而小球的机械能减少。例1

（2023年湖南模拟）（多选）在下面列举的各个实例中，不考虑空气阻力，叙述正确的是(

)

。BC

答案

都不守恒基础点2

单物体的机械能守恒问题（1）物体在运动过程中只有重力做功，机械能守恒。（2）单个物体在竖直光滑圆轨道上做圆周运动时，因只有重力做功，机械能守恒。（3）单个物体做平抛运动、斜抛运动时，因只有重力做功，也常用机械能守恒定律列式求解。

AD

求解单个物体机械能守恒问题的基本思路机械能大小计算

AB

重难点

系统的机械能守恒问题考向1

轻绳连接体类机械能守恒问题常见情境三点提醒（1）分清两物体是速度大小相等，还是沿绳方向的分速度大小相等。（2）用好两物体的位移大小关系或竖直方向高度变化的关系。（3）对于单个物体，一般绳上的力要做功，机械能不守恒；但对于绳连接的系统，机械能则可能守恒

A

答案

先增大后减小多物体机械能守恒问题的解题思路考向2

轻杆连接体类机械能守恒问题常见情境三大特点（1）平动时两物体线速度相等，转动时两物体角速度相等。（2）杆对物体的作用力并不总是沿杆的方向，杆能对物体做功，单个物体机械能不守恒。（3）对于杆和球组成的系统，忽略空气阻力和各种摩擦且没有其他力对系统做功，则系统机械能守恒

D

BD

考向3

轻弹簧连接类机械能守恒问题题型特点由轻弹簧连接的物体系统,一般既有重力做功又有弹簧弹力做功,这时系统内物体的动能、重力势能和弹簧的弹性势能相互转化,而总的机械能守恒四点提醒（1）单个物体和弹簧的机械能都不守恒。（2）对同一弹簧,弹性势能的大小完全由弹簧的形变量决定,无论弹簧伸长还是压缩。（3）物体运动的位移与弹簧的形变量或形变量的变化量有关。（4）由两个或两个以上的物体与弹簧组成的系统,当弹簧形变量最大时,弹簧两端连接的物体具有相同的速度;弹簧处于自然长度时,弹簧弹性势能最小（为零）

AC

甲乙

考向4

绳索与链条连接类机械能守恒问题（1）在应用机械能守恒定律处理实际问题时,经常遇到像“链条”“液柱”类的物体,其在运动过程中将发生形变,其重心位置相对物体也发生变化,因此这类物体不能再视为质点。（2）物体虽然不能视为质点,但因只有重力做功,物体整体机械能守恒。一般情况下,可将物体分段处理,确定质量分布均匀的规则物体各部分的重心位置,根据初、末状态物体重力势能的减少量等于动能的增加量列式求解。

BD

列机械能守恒式时的几个注意点

1.铁链分段时，可认为是两个铁链连接在一起，将二者当作连接体来处理。

2.均匀铁链的重心在其长度的正中间位置。

3.根据两个铁链重心的位置判断其相对零势能面的高度变化。磨尖课1

数学方法在物理解题中的运用题型一

三角函数在力学方面的应用题型二

利用二次函数求极值题型三

数学几何的应用题型四

利用求和思想解决多过程问题题型一

三角函数在力学方面的应用题型二

利用二次函数求极值题型三

数学几何的应用题型四

利用求和思想解决多过程问题

物理是一门与数学联系紧密的学科，几乎可以说每一道物理问题都涉及数学知识的运用，因此，熟练掌握数学思维方法对解决物理问题有着举足轻重的作用，高中物理学科中有效利用数学知识解题能帮助学生转换思路，从物理视角和数学视角的双重渗透下去准确快速得到答案，从而在高效学习物理的同时保证数学内容的加强和巩固。题型一

三角函数在力学方面的应用

在高中物理解力学题的过程中，经常会遇到求解极值问题，如果利用三角函数的有关知识，将极值问题转化为三角函数的极值问题，会简化运算过程，提高解题效率。考向1

正弦、余弦函数的图像和最值定义域值域有界性

A

考向2

辅助角求极值

AD

题型二

利用二次函数求极值

（1）小球受到的静电力的大小及方向。

（2）小球的最小速度的大小及方向。

题型三

数学几何的应用

图1

图2

物体受到三个共点力作用且处于平衡状态时，其中有两个力的方向发生改变时，仅利用矢量三角形无法解题；在原图中无法找到与矢量三角形相似且顶点不变的几何三角形时，利用正弦定理解题更合理。

ACA.弹簧变短

B.弹簧变长C.小球对半球的压力不变

D.小球对半球的压力变大

图形的相似与全等这些思想和方法，对解决物理问题有很大帮助，尤其是在力学问题中有妙用。题型四

利用求和思想解决多过程问题

（1）求物块与木板间的动摩擦因数。答案

0.5

答案

5

（3）长木板的长度至少应为多少？

培优课8

功能关系

能量守恒定律题型一

功能关系的理解与应用题型二

摩擦力做功与能量的转化题型三

功能关系与能量守恒定律的综合应用题型四

传送带模型中的功能关系题型一

功能关系的理解与应用题型二

摩擦力做功与能量的转化题型三

功能关系与能量守恒定律的综合应用题型四

传送带模型中的功能关系1.功能关系（1）内容：做功的过程就是能量转化的过程，做多少功就有多少某种形式的能转化为其他形式的能，功是能量转化的量度。（2）常见的功能关系能量功能关系表达式势能重力做的功等于重力势能减少量弹力做的功等于弹性势能减少量静电力做的功等于电势能减少量分子力做的功等于分子势能减少量能量功能关系表达式动能合外力做的功等于物体动能变化量机械能除重力和弹力之外的其他力做的功等于机械能变化量摩擦产生的内能一对相互作用的滑动摩擦力做功之和的绝对值等于内能的增加量电能克服安培力做的功等于电能增加量续表

题型一

功能关系的理解与应用考向1

功能关系的理解

（1）做功的过程就是能量转化的过程,不同形式的能量发生相互转化是通过做功来实现的。

（2）功是能量转化的量度,功和能的关系,一是体现在不同的力做功,对应不同形式的能转化,具有一一对应关系,二是做功的多少与能量转化的多少在数值上相等。例1

（2023年广东模拟）（多选）悬崖速降是选择崖面平坦、高度适合的崖壁，从崖顶沿绳快速下降到崖底的一种运动。某次速降可视为竖直方向的直线运动，速降者先从静止开始做匀加速运动（加速度小于重力加速度），之后做匀减速运动，到达地面时速度恰好减为零。下列说法正确的是(

)

。BCA.在加速下降阶段，速降者的机械能增大，在减速下降阶段，速降者的机械能减小B.在整个下降过程中，速降者的机械能一直减小C.在整个下降过程中，速降者的重力势能一直减小D.在整个下降过程中，绳对速降者先做正功后做负功解析

在加速阶段，加速度小于重力加速度，说明存在小于重力的阻力（绳的拉力和空气阻力），而后在减速阶段，做匀减速运动，说明阻力大于重力，因此加速阶段和减速阶段都存在阻力做负功，速降者的机械能一直减小，A项错误，B项正确；在整个下降过程中，重力一直对速降者做正功，速降者的重力势能一直减小，C项正确；对速降者而言无论是加速下降还是减速下降，其位移方向始终向下，而所受绳的拉力方向始终向上，故绳的拉力始终做负功，D项错误。

（1）根据功能之间的对应关系,判断能量的转化情况

①物体动能的增加与减少要看合外力对物体做正功还是做负功。

②物体势能的增加与减少要看对应的作用力（如重力、弹簧弹力、电场力等）做负功还是做正功。

③物体机械能的增加与减少要看重力之外的力对物体做正功还是做负功。

（2）可以从能量转化角度出发,确定是什么力做功,这样可以方便计算变力做的功。

ABC

考向2

功能关系的应用

BD

BD

题型二

摩擦力做功与能量的转化

1.静摩擦力做功时，只有机械能内部的相互转移，不会转化为内能。

2.滑动摩擦力做功的特点：相互间存在滑动摩擦力的系统内，一对滑动摩擦力做功将产生两种可能效果。

（1）机械能全部转化为内能。

（2）有一部分机械能在相互摩擦的物体间转移，另一部分转化为内能。

BCD

三步求解相对滑动物体的能量问题题型三

功能关系与能量守恒定律的综合应用

（1）某种形式的能量减少,一定存在其他形式的能量增加,且减少量和增加量一定相等。

（2）某个物体的能量减少,一定存在其他物体的能量增加,且减少量和增加量一定相等。

应用能量守恒定律解题的基本步骤能量间的转化

A

1.涉及弹簧的弹力做功时，由于弹簧的弹力是变力，故一般不直接采用功的定义式求解。中学阶段通常根据动能定理、机械能守恒定律或能量守恒定律来间接求解弹簧弹力做的功或弹簧储存的弹性势能。

2.弹簧的弹性势能与弹簧的规格和形变程度有关，对同一根弹簧而言，无论是处于伸长状态还是压缩状态，只要形变量相同，其储存的弹性势能就相同。题型四

传送带模型中的功能关系1.传送带模型的两种设问角度（1）动力学角度：首先要正确分析物体的运动过程,做好受力分析,然后利用运动学公式结合牛顿第二定律求物体及传送带在相应时间内的位移,找出物体和传送带之间的位移关系。（2）能量角度：求传送带对物体所做的功、物体和传送带由于相对滑动而产生的热量、因放上物体而使电动机多消耗的电能等,常依据功能关系或能量守恒定律求解。

水平传送带

C

倾斜传送带

BC

实验6

验证机械能守恒定律实验基础梳理实验考法突破实验基础梳理实验考法突破实验基础梳理一、基本原理与操作实验装置图实验原理实验步骤________________________________实验器材：打点计时器、电源、纸带、复写纸、重物、刻度尺、铁架台（带铁夹）、导线两根通过实验，求出做自由落体运动物体的重力势能的减少量和相应过程动能的增加量，若二者在误差允许范围内相等，说明机械能守恒，从而验证机械能守恒定律二、数据处理方法

三、误差分析误差产生原因减小误差的方法偶然误差测量长度带来的误差系统误差重物和纸带下落过程中存在阻力（1）打点计时器安装稳固,并使两限位孔在同一竖直线上,以减小摩擦阻力。（2）选用质量大、体积小的物体作重物,以减小空气阻力的影响四、注意事项1.应尽可能控制实验条件,即应满足机械能守恒的条件,这就要求尽量减小各种阻力的影响,采取的措施有：

（1）安装打点计时器时,必须使两个限位孔的中线严格竖直,以减小摩擦阻力。

（2）应选用质量和密度较大的重物,增大重力可使阻力的影响相对减小,增大密度可以减小体积,可使空气阻力减小。

2.实验中,提纸带的手要保持不动,且保证纸带竖直,接通电源,待打点计时器工作稳定后再松开纸带。

实验考法突破考法一

教材原型实验的考查

CA.重物下落的实际距离大于测量值B.重物质量选用得大了，造成的误差C.重物在下落的过程中，摩擦生热造成误差D.先释放纸带后接通计时器造成的误差

图3