高考物理一轮复习第五章第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量度

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________.4.计算公式.FlFlcosα

(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.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5-1-1

B.Wd

最大D.四种情况一样大A.Wa

最小C.Wa＜Wc答案：D

3.物体在两个相互垂直的力F1、F2

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()B.10JD.－2JA.14JC.2J答案：A

4.如图5-1-2所示，一个质量为m的小球以初速度v0

水平抛出，当小球速度与水平方向的夹角为53°时，重力加速度取g，)sin53°＝0.8，cos53°＝0.6，重力的瞬时功率为(

图5-1-2解析：设小球速度与水平方向夹角为53°时，小球的竖直分速答案：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正负功的判断

【典题1】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A、B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

考向2功的计算

【典题2】(2023年北京卷)如图

5-1-4所示，一物体在力F作用下沿水平桌面做匀加速直线运动.已知物体质量为m，加速度大小为a，物体和桌面之间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，在)物体移动距离为x的过程中，下列说法正确的是(

图5-1-4A.摩擦力做功大小与力F的方向无关B.合力做功大小与力F的方向有关C.力F为水平方向时，F做功为μmgxD.力F做功的最小值为max

解析：因合力做功为max且大小一定，而合力做的功等于力F与摩擦力f做功的代数和，而当Fsinθ＝mg时，摩擦力f＝0，则此时摩擦力做功为零，此时力F做功最小，最小值为max，D正确.答案：D热点2功率的分析和计算[热点归纳]瞬时功率的计算P＝Fvcosα，其中v为物体运动的瞬时速度，α为力的方向与瞬时速度方向的夹角P＝F·vF，其中vF为物体的速度v在力F方向上的分速度；P＝Fv·v，其中Fv为物体受到的外力F在速度v方向上的分力(续表)

考向1平均功率

【典题3】(2023年山东卷)《天工开物》中记载了古人借助水力使用高转筒车往稻田里引水的场景(如图5-1-5所示).引水过程简化如下：两个半径均为R的水轮，以角速度ω匀速转动.水筒在筒车上均匀排布，单位长度上有n个，与水轮间无相对滑动.每个水筒离开水面时装有质量为m的水，其中的60%被输送到高出水面H处灌入稻田.当地的重力加速度为g，则筒车对灌入稻田的水做功的功率为()图5-1-5A.2nmgω2RH

5B.3nmgωRH

5

3nmgω2RHC. 5D.nmgωRH

解析：每个水筒中水的重力为G＝mg，水筒的线速度为v＝ωR，t时间内，装水的水筒个数为N＝nvt＝nωRt，筒车对灌入稻

答案：B思路引导本题为非质点模型，选取一个周期的时间，所有的水筒及水均从最低点上升到最高点.

考向2瞬时功率

【典题4】(2023年山东卷)质量为M的玩具动力小车在水平面上运动时，牵引力F和受到的阻力f均为恒力，如图5-1-6所示，小车用一根不可伸长的轻绳拉着质量为m的物体由静止开始运动.当小车拖动物体行驶的位移为s1

时，小车达到额定功率，轻绳从物体上脱落.物体继续滑行一段时间后停下，其总位移为s2.物体与地面间的动摩擦因数不变，不计空气阻力.小车的额定功率P0

为()图5-1-6

解析：设物体与地面间的动摩擦因数为μ，当小车拖动物体行驶的位移为s1的过程中有

F－f－μmg＝(m＋M)a1，v2＝2a1s1，P0＝Fv.轻绳从物体上脱落后

a2＝μg，v2＝2a2(s2－s1)，联立有答案：A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)＝率最大，但速度不是最大，v＝<vm＝2.三个重要关系式.(1)无论哪种启动过程，机车的最大速度都等于其匀速运动时的速度，即vm＝

PPFmin

F阻(式中Fmin

为最小牵引力，其值等于阻力F阻).(2)机车以恒定加速度启动的过程中，匀加速过程结束时，功PPFF阻.

(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】(2023

年湖北卷)两节动车的额定功率分别为P1

和P2，在某平直铁轨上能达到的最大速度分别为v1和v2.现将他们编成动车组，设每节动车运行时受到的阻力在编组前后不变，则该动车组在此铁轨上能达到的最大速度为()答案：D思路导引动车组在此铁轨上达到最大速度时，动车组所受合力为0，阻力为两部分的阻力之和，牵引力为两部分的牵引力之和.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4种方法.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方法常见情境方法概述平均力法在求解变力做功时，若物体受到的力方向不变，而大小随位移呈线性变化，即力均匀变化时，则可以认为物体受到一

F1＋F2大小为F＝的恒力作用，F1

、F2

2分别为物体初、末态所受到的力，然后用公式W＝Flcos

α求此力所做的功(续表)方法常见情境方法概述图像法在F-x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等效转换法变力做功直接求解时，通常都比较复杂，但若通过转换研究对象，有时可化为恒力做功，用W＝Flcosɑ求解.此法常常应用于轻绳通过定滑轮拉物体的问题中恒力F把物块从A拉到B，绳子对物块

(续表)

模型一微元法

【典题6】(2021年山东济南质检)如图5-1-7所示，一质量为m＝0.1kg的小方块(可视为质点)系在一伸直的轻绳一端，绳的另一端固定在摩擦因数μ＝0.2的粗糙水平面上，绳长r＝1m.给小方以绳长为半径做圆周运动，重力加速度为g取10m/s2，当小方块恰好运动一周时，绳子拉力为()图5-1-7B.0.8πND.0.2πNA.πNC.0.4πN答案：D

模型二平均力法

【典题7】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5-1-8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5-1-8A.2000JB.1800JC.200JD.180JF1＋F2

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，所以可用平均力法求解变力做功.F1＝m1g＝100N，F2＝m2g＝80N，则拉力2x＝1800J.做功为：W拉＝

答案：B模型三图像法【典题8】一物体所受的力F

随位移