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1、高考导航高考导航考点内容考点内容要求要求高考高考(全国卷全国卷)三年命题情况对照分析三年命题情况对照分析201520162017功和功率功和功率卷卷T17：功能关：功能关系系卷卷T17：功、功：功、功率率 T21：机械能守恒：机械能守恒定律定律 T24：动能定理在：动能定理在电场中的应用电场中的应用卷卷T25：动能定理、：动能定理、机械能守恒定律机械能守恒定律卷卷T16：机械能守：机械能守恒定律恒定律 T21：功、功率：功、功率 T25：弹性势能、机：弹性势能、机械能守恒定律械能守恒定律卷卷T20：动能定理：动能定理 T24：机械能守恒定：机械能守恒定律律卷卷T24：机械能、：机械能、功能关系
2、功能关系卷卷T14：弹力和：弹力和功功 T17：机械能守恒：机械能守恒定律定律 T24：动能定理：动能定理卷卷T16：重力势：重力势能、重力做功能、重力做功动能和动能定理动能和动能定理重力做功与重力势重力做功与重力势能能功能关系、机械能功能关系、机械能守恒定律及其应用守恒定律及其应用实验五：探究动能实验五：探究动能定理定理 实验六：验证机械实验六：验证机械能守恒定律能守恒定律 基础课基础课1功和功率功和功率功功1.定义：定义：一个物体受到力的作用，如果在一个物体受到力的作用，如果在上发上发生了一段位移，就说这个力对物体做了功。生了一段位移，就说这个力对物体做了功。2.做功的两个要素做功的两个要
3、素(1)作用在物体上的作用在物体上的；(2)物体在力的方向上发生的物体在力的方向上发生的。知 识 排知 识 排查查力的方向力的方向力力位移位移3.公式：公式：W。如图。如图1所示。所示。图图1(1)是力与是力与 方向之间的夹角，方向之间的夹角，l为力的作用点的位移。为力的作用点的位移。(2)该公式只适用于该公式只适用于 做功。做功。4.功的正负功的正负(1)当当090时，时，W0，力对物体做，力对物体做。(2)当当90180时，时，W0，力对物体做，力对物体做 ，或，或者说物体者说物体 这个力做了功。这个力做了功。(3)当当90时，时，W0，力对物体，力对物体。Flcos 位移位移恒力恒力正功
4、正功负功负功克服克服不做功不做功功率功率1.定义定义：功与完成这些功所用时间的：功与完成这些功所用时间的 。2.物理意义：物理意义：描述力对物体做功的描述力对物体做功的 。3.公式公式(1)P ，P为时间为时间t内的内的。(2)P(为为F与与v的夹角的夹角)v为平均速度，则为平均速度，则P为为 。v为瞬时速度，则为瞬时速度，则P为为 。比值比值快慢快慢平均功率平均功率Fvcos 平均功率平均功率瞬时功率瞬时功率1.(2018广西南宁模拟广西南宁模拟)关于功的概念，下列说法正确的是关于功的概念，下列说法正确的是()A.物体受力越大，位移越大，力对物体做功越多物体受力越大，位移越大，力对物体做功越
5、多B.合力的功等于各分力功的矢量和合力的功等于各分力功的矢量和C.摩擦力可以对物体做正功摩擦力可以对物体做正功D.功有正、负，但正、负不表示方向，而表示大小功有正、负，但正、负不表示方向，而表示大小小 题 速小 题 速练练解析解析因功的决定因素为力、位移及二者的夹角，若力大、因功的决定因素为力、位移及二者的夹角，若力大、位移大，但两者夹角为位移大，但两者夹角为90时，则做功为时，则做功为0，故选项，故选项A错误；错误；合力的功等于各分力功的代数和，选项合力的功等于各分力功的代数和，选项B错误；摩擦力可以做错误；摩擦力可以做正功，也可以做负功，这要看摩擦力与位移的方向关系，故正功，也可以做负功，
6、这要看摩擦力与位移的方向关系，故选项选项C正确；功是标量，有正、负之分，但功的正、负不是表正确；功是标量，有正、负之分，但功的正、负不是表示方向，而是表示力对物体做功的效果，所以选项示方向，而是表示力对物体做功的效果，所以选项D错误。错误。答案答案C2.人教版必修人教版必修2P59T1改编改编如图如图2所示，质量分别为所示，质量分别为m1和和m2的的两个物体，两个物体，m1W2B.W190D.这个力与物体运动方向的夹角这个力与物体运动方向的夹角90时，时，cos 0，力对物体做负功，此力阻碍物体的运动，故选项，力对物体做负功，此力阻碍物体的运动，故选项A、C正确。正确。答案答案AC2.(多选多
7、选)小狗拉着雪橇在水平冰面上沿着圆弧形的道路匀速行小狗拉着雪橇在水平冰面上沿着圆弧形的道路匀速行驶，如图驶，如图3所示为雪橇受到的牵引力所示为雪橇受到的牵引力F及摩擦力及摩擦力Ff的示意图的示意图(O为圆心为圆心)，关于各力做功情况，下列说法正确的是，关于各力做功情况，下列说法正确的是()A.牵引力牵引力F做正功做正功B.摩擦力摩擦力Ff做负功做负功C.F与与Ff的合力做正功的合力做正功D.F与与Ff的合力不做功的合力不做功图图3解析解析牵引力做正功，选项牵引力做正功，选项A正确；由于雪橇在冰面上滑动，正确；由于雪橇在冰面上滑动，其滑动摩擦力方向必与运动方向相反，摩擦力做负功，所以其滑动摩擦力
8、方向必与运动方向相反，摩擦力做负功，所以选项选项B正确；雪橇做匀速圆周运动，牵引力正确；雪橇做匀速圆周运动，牵引力F及摩擦力及摩擦力Ff的合的合力提供向心力，指向圆心，所以不做功，选项力提供向心力，指向圆心，所以不做功，选项C错误，错误，D正确。正确。答案答案ABD3.(2017全国卷全国卷，14)如图如图4所示，一光滑大圆环固定在桌面所示，一光滑大圆环固定在桌面上，环面位于竖直平面内，在大圆环上套着一个小环。小环上，环面位于竖直平面内，在大圆环上套着一个小环。小环由大圆环的最高点从静止开始下滑，在小环下滑的过程中，由大圆环的最高点从静止开始下滑，在小环下滑的过程中，大圆环对它的作用力大圆环对
9、它的作用力()A.一直不做功一直不做功 B.一直做正功一直做正功C.始终指向大圆环圆心始终指向大圆环圆心 D.始终背离大圆环圆心始终背离大圆环圆心图图4解析解析因为大圆环光滑，所以大圆环对小环的作用力只有弹因为大圆环光滑，所以大圆环对小环的作用力只有弹力，且弹力的方向总是沿半径方向，与速度方向垂直，故大力，且弹力的方向总是沿半径方向，与速度方向垂直，故大圆环对小环的作用力一直不做功，选项圆环对小环的作用力一直不做功，选项A正确，正确，B错误；开始错误；开始时大圆环对小环的作用力背离圆心，到达圆心等高点及下方，时大圆环对小环的作用力背离圆心，到达圆心等高点及下方，大圆环对小环的作用力指向圆心，故
10、选项大圆环对小环的作用力指向圆心，故选项C、D错误。错误。答案答案A4.如图如图5所示，质量为所示，质量为m的物体在恒力的物体在恒力F的作用下从底端沿斜面的作用下从底端沿斜面向上一直匀速运动到顶端，斜面高向上一直匀速运动到顶端，斜面高h，倾斜角为，倾斜角为，现把物，现把物体放在顶端，发现物体在轻微扰动后可匀速下滑，重力加速体放在顶端，发现物体在轻微扰动后可匀速下滑，重力加速度大小为度大小为g。则在上升过程中恒力。则在上升过程中恒力F做的功为做的功为()A.Fh B.mgh C.2mgh D.无法确定无法确定图图5答案答案C功率的理解与计算功率的理解与计算2.瞬时功率的计算方法瞬时功率的计算方法
11、(1)利用公式利用公式PFvcos ，其中，其中v为为t时刻的瞬时速度。时刻的瞬时速度。(2)利用公式利用公式PFvF，其中，其中vF为物体的速度为物体的速度v在力在力F方向上的方向上的分速度。分速度。(3)利用公式利用公式PFvv，其中，其中Fv为物体受到的外力为物体受到的外力F在速度在速度v方方向上的分力。向上的分力。1.(2017佛山模拟佛山模拟)质量为质量为2 kg的小铁球从某一高度由静止释放，的小铁球从某一高度由静止释放，经经3 s到达地面，不计空气阻力，到达地面，不计空气阻力，g取取10 m/s2。则。则()A.2 s末重力的瞬时功率为末重力的瞬时功率为200 WB.2 s末重力的
12、瞬时功率为末重力的瞬时功率为400 WC.2 s内重力的平均功率为内重力的平均功率为100 WD.2 s内重力的平均功率为内重力的平均功率为400 W答案答案B答案答案C3.如图如图6所示是具有登高平台的消防车，具有一定所示是具有登高平台的消防车，具有一定质量的伸缩臂能够在质量的伸缩臂能够在5 min内使承载内使承载4人的登高平人的登高平台台(人连同平台的总质量为人连同平台的总质量为400 kg)上升上升60 m到达到达灭火位置。此后，在登高平台上的消防员用水炮灭火位置。此后，在登高平台上的消防员用水炮灭火，已知水炮的出水量为灭火，已知水炮的出水量为3 m3/min，水离开炮，水离开炮口时的速
13、率为口时的速率为20 m/s，取，取g10 m/s2，则用于，则用于()A.水炮工作的发动机输出功率约为水炮工作的发动机输出功率约为1104 WB.水炮工作的发动机输出功率约为水炮工作的发动机输出功率约为4104 WC.水炮工作的发动机输出功率约为水炮工作的发动机输出功率约为2.4106 WD.伸缩臂抬升登高平台的发动机输出功率约为伸缩臂抬升登高平台的发动机输出功率约为800 W图图6答案答案B求解功率时应注意的三个问题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。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平均功率与一段时间(或过程或过程)相
14、对应，计算时应明确相对应，计算时应明确是哪个力在哪段时间是哪个力在哪段时间(或过程或过程)内做功的平均功率。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瞬时功率计算时应明确是哪个力在哪个时刻(或状态或状态)的功率。的功率。1.模型一以恒定功率启动模型一以恒定功率启动(1)此过程中，机车的速度此过程中，机车的速度v、牵引力、牵引力F和机车的加速度和机车的加速度a的变的变化情况如下。化情况如下。机车启动问题机车启动问题(2)机车的速度机车的速度v随时间随时间t变化的关系如图变化的关系如图7所示。所示。图图72.模型二以恒定加速度启动模型二以恒定加速度启动 (1)动态变化过程如下：
15、动态变化过程如下：(2)机车的速度机车的速度v随时间随时间t变化的关系如图变化的关系如图8所示。所示。3.四个常用规律四个常用规律 (1)PFv。 (2)FFfma。 (3)vat(a恒定恒定)。 (4)PtFfxEk(P恒定恒定)。图图8【典例】汽车发动机的额定功率为【典例】汽车发动机的额定功率为60 kW，汽车的质量为，汽车的质量为5103 kg，汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重力的，汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重力的0.1倍倍(g取取 10 m/s2)，试求：，试求：(1)若汽车保持额定功率不变从静止启动，汽车所能达到的若汽车保持额定功率不变从静止启动，汽车所能达到的最大速度是多大
16、？当汽车的加速度为最大速度是多大？当汽车的加速度为2 m/s2时速度是多大？时速度是多大？(2)若汽车从静止开始，保持以若汽车从静止开始，保持以0.5 m/s2的加速度做匀加速直的加速度做匀加速直线运动，这一过程能维持多长时间？线运动，这一过程能维持多长时间？解析解析汽车运动中所受阻力大小为汽车运动中所受阻力大小为Ff0.1mg(1)当当a0时速度最大，牵引力等于时速度最大，牵引力等于Ff的大小，的大小，联立联立解得解得vmax12 m/s。设汽车加速度为设汽车加速度为2 m/s2时牵引力为时牵引力为F1由牛顿第二定律得由牛顿第二定律得F1Ffma联立联立并代入数据得并代入数据得v14 m/s
17、。(2)当汽车以加速度当汽车以加速度a0.5 m/s2匀加速运动时，设牵引力为匀加速运动时，设牵引力为F2由牛顿第二定律得由牛顿第二定律得F2Ffma答案答案(1)12 m/s4 m/s(2)16 s答案答案BA.汽车的加速度汽车的加速度时间图象可用图乙描述时间图象可用图乙描述B.汽车的速度汽车的速度时间图象可用图甲描述时间图象可用图甲描述C.汽车的加速度汽车的加速度时间图象可用图丁描述时间图象可用图丁描述D.汽车的速度汽车的速度时间图象可用图丙描述时间图象可用图丙描述2.(多选多选)汽车在平直的公路上以恒定的功率启动，设阻力恒定，汽车在平直的公路上以恒定的功率启动，设阻力恒定，则图则图9中关
18、于汽车运动过程中加速度、速度随时间变化的关中关于汽车运动过程中加速度、速度随时间变化的关系，以下判断正确的是系，以下判断正确的是()图图9答案答案AB变力做功的计算方法变力做功的计算方法科学思维科学思维能力的培养能力的培养【例】【例】(2015海南单科海南单科)如图如图10所示，一半径为所示，一半径为R的半圆形轨的半圆形轨道竖直固定放置，轨道两端等高，质量为道竖直固定放置，轨道两端等高，质量为m的质点自轨道端的质点自轨道端点点P由静止开始滑下，滑到最低点由静止开始滑下，滑到最低点Q时，对轨道的正压力为时，对轨道的正压力为2mg，重力加速度大小为，重力加速度大小为g。质点自。质点自P滑到滑到Q的
19、过程中，克服的过程中，克服摩擦力所做的功为摩擦力所做的功为()图图10答案答案C【针对训练】轻质弹簧右端固定在墙上，左端与一质量【针对训练】轻质弹簧右端固定在墙上，左端与一质量m0.5 kg的物块相连，如图的物块相连，如图11甲所示，弹簧处于原长状态，物块甲所示，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静止，物块与水平面间的动摩擦因数0.2。以物块所在处。以物块所在处为原点，水平向右为正方向建立为原点，水平向右为正方向建立x轴，现对物块施加水平向右轴，现对物块施加水平向右的外力的外力F，F随随x轴坐标变化的情况如图乙所示，物块运动至轴坐标变化的情况如图乙所示，物块运动至x0.4 m处时速度为零，则此时弹簧的弹性势能为处时速度为零，则此时弹簧的弹性势能为(g10 m/s2)()A.3.1 J B.3.5 J C.1.8 J D.2.0 J图图11解析解析物块与水平面间的摩擦力为物块与水平面间的摩擦力为Ffmg1 N。现对物块。现对物块施加水平向右的外力施加水平向右的外力F，由，由Fx图象面积表示功可知，物块运图象面积表示功可知，物块运动至动至x0.4 m处时处时F做功做功W3.5 J，克服摩擦力做功，克服摩擦力做功WfFfx0.4 J。由功能关系可知。由功能关系可知WWfEp，此时弹簧的弹性势能，此时弹簧的弹性势能为为Ep3.1 J，选项，选项A正确。正确。答案答案A
高考物理总复习 第五章 机械能 基础课1 功和功率课件
