2021高考人教版物理一輪復(fù)習(xí)講義：第5章第1講功和功率(含解析)

1、第五章機(jī)械能及其守恒定律 高 考 地 位 高考對本章知識(shí)點(diǎn)考查頻率最高的是動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒定律，單獨(dú)考 查功和功率時(shí)多以選擇題形式出現(xiàn)，與牛頓運(yùn)動(dòng)定律、平拋運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn) 動(dòng)及電磁學(xué)知識(shí)相結(jié)合時(shí)，多以計(jì)算題的形式出現(xiàn)。 考 綱 下 載 1功和功率(n) 2.動(dòng)能和動(dòng)能定理(n) 3 .重力做功與重力勢能 (n) 4.功能關(guān)系、機(jī)械能守恒 定律及其應(yīng)用(n) 實(shí)驗(yàn)五：探究功與速度變 化的關(guān)系 實(shí)驗(yàn)六：驗(yàn)證機(jī)械能守恒 定律 考 綱 解 讀 1從近幾年咼考來看，關(guān)于功和功率的考 查，多以選擇題的形式出現(xiàn)，有時(shí)與電流及 電磁感應(yīng)相結(jié)合命題。 2. 功和能的關(guān)系一直是高考的“重中之 重”，是高考的熱點(diǎn)

2、和重點(diǎn)，涉及這部分內(nèi) 容的考題不但題型全、分值重，而且還經(jīng)常 有壓軸題。 3. 動(dòng)能定理及能量守恒定律仍將是高考考 查的重點(diǎn)。咼考題注重與生產(chǎn)、生活、科技 相結(jié)合，將對相關(guān)知識(shí)的考查放在一些與實(shí) 際問題相結(jié)合的情境中去，能力要求不會(huì)降 低。 第1講功和功率 主干梳理對點(diǎn)激活 知識(shí)點(diǎn) 1 功 n 1. 定義：一個(gè)物體受到力的作用，如果在 畫力的方向上發(fā)生了一段位移， 就說這個(gè)力對物體做了功。 2. 物理意義：功是 02 能量轉(zhuǎn)化的量度。 3. 做功的兩個(gè)必要因素 (1) 作用在物體上的 L03 力。 (2) 物體在04 力的方向上發(fā)牛的位移 4. 公式：W= 05 Fl COS a (1) a是

3、力與 06 位移方向之間的夾角，l 為物體對地的位移 該公式只適用于_07 恒力做功。 (3) 功是 08 標(biāo)量。正負(fù)表示對物體做功的力是動(dòng)力或阻力。 5. 功的正負(fù) 夾角 功的正負(fù) a90 力對物體做而負(fù)功，或者說物體 R1 克服這個(gè)力做了功 a= 90 力對物體甩不做功 6. 一對作用力與反作用力的功 做功情形 圖例 備注 都做正功 都做負(fù)功 一正一負(fù) 一對相互作用力做的總功 R3I 可 一為零 正、可負(fù)，也可為零 一為正 一為負(fù) ,.,s，”細(xì) 7. 一對平衡力的功 一對平衡力作用在同一個(gè)物體上，若物體靜止，則兩個(gè)力都不做功；若物體 運(yùn)動(dòng)，則這一對力所做的功一定是數(shù)值相等、一正一負(fù)或都為

4、零。 知識(shí)點(diǎn)功率n 1. 定義：功與完成這些功所用時(shí)間的|_01 比值。 2. 物理意義：描述力對物體02 做功的快慢。 3. 公式 （1） P=W, P為時(shí)間 t 內(nèi)的衛(wèi) 3 平均功率。 （2） P= FvcosO 為 F 與v的夾角） v為平均速度，則 P 為_04 平均功率。 v為瞬時(shí)速度，則 P 為 05 瞬時(shí)功率。 4. 額定功率 機(jī)械_06 正常工作時(shí)的最大輸出功率。 5. 實(shí)際功率 機(jī)械 07 實(shí)際工作時(shí)的功率，要求不大于 08|額定功率： 雙基芽實(shí) 一堵點(diǎn)疏通 1. 功是標(biāo)量，功的正負(fù)表示大小。（ ） 2. 個(gè)力對物體做了負(fù)功，說明這個(gè)力一定阻礙物體的運(yùn)動(dòng)。 （ ） 3滑動(dòng)摩擦

5、力可能做負(fù)功，也可能做正功；靜摩擦力對物體一定不做功。（ ） 4. 作用力做正功時(shí)，反作用力一定做負(fù)功。（ ） 5. 力對物體做功的正負(fù)是由力與位移間的夾角大小決定的。 （） 6. 汽車上坡時(shí)換成低擋位，其目的是減小速度得到較大的牽引力。 （） 答案 1.X 2.V 3.X 4.X 5.V 6 二對點(diǎn)激活 1. （人教版必修 2 P59 T1改編）如圖所示，質(zhì)量分別為 mi 和 m2的兩個(gè)物體，miW2 B . WiWc C. mgvcosB 1. 定性判斷力是否做功及做正、負(fù)功的方法 看力 F 的方向與位移 I 的方向間的夾角a常用于恒力做功的情形。 看力 F 的方向與速度 V 的方向間的夾

6、角0常用于曲線運(yùn)動(dòng)的情形。 根據(jù)動(dòng)能的變化：動(dòng)能定理描述了合外力做功與動(dòng)能變化的關(guān)系，即 W合 =AEk,當(dāng)動(dòng)能增加時(shí)合外力做正功，當(dāng)動(dòng)能減少時(shí)合外力做負(fù)功。 (4) 根據(jù)功能關(guān)系或能量守恒定律判斷。 2. 恒力做功的計(jì)算方法 直接用 W= Fl cos a計(jì)算。 恒力做功與物體的運(yùn)動(dòng)路徑無關(guān)，只與初、末位置有關(guān)。 3. 合力做功的計(jì)算方法 方法一：先求合力 F合，再用 W合=F合Icosa求功。 方法二：先求各個(gè)力做的功 Wi、W2、W3，再應(yīng)用 W合=Wi + W2 + W3+ 求合力做的功。 方法三：先求動(dòng)能變化 AEk，再利用動(dòng)能定理 W合二AEk求功。 答案 B 解析 重力與物體的速

7、度之間的夾角為 90 0,則重力的瞬時(shí)功率為 P mgvcos(90 0= mgvsin 0,所以 B 正確。 考點(diǎn)細(xì)研 悟法培優(yōu) IK加 考點(diǎn) 1 C. mgvcosB 例 1 一滑塊在水平地面上沿直線滑行，t= 0 時(shí)其速度為 1 m/s,從此刻開始 在滑塊運(yùn)動(dòng)方向上再施加一水平作用力 F，力 F、滑塊的速率 v 隨時(shí)間的變化規(guī)律 分別如圖甲和圖乙所示，設(shè)在第 1 s 內(nèi)、第 2 s 內(nèi)、第 3 s 內(nèi)力 F 對滑塊做的功分 別為 Wi、W2、W3,則以下關(guān)系正確的是( )|訥|m - s-) 屮 乙 A . Wi = W2= W C. W1VW3VW2 D . Wi = W2VW3 c

8、l I (1)第 1 s 內(nèi)、第 2 s 內(nèi)、第 3 s 內(nèi)力 F 均各為恒力嗎？ 提示：均各為恒力。 (2) 力的方向和位移方向發(fā)生過改變嗎？ 提示：沒有。 嘗試解答選 B。 由v -1 圖線得 第 1 s 內(nèi)滑塊位移 xi = 0.5 m, 第 2 s 內(nèi)滑塊位移 X2 = 0.5 m, 第 3 s 內(nèi)滑塊位移 X3 = 1 m。 第 1 s 內(nèi)力 F 對滑塊做功 W1= F1X1 = 0.5 J, 第 2 s 內(nèi)力 F 對滑塊做功 W2= F2X2= 1.5 J, 第 3 s 內(nèi)力 F 對滑塊做功 W3= F3x3 = 2 J, 所以 WiW2W3,故 B 正確。 1 .使用 W= Fl

9、 cos a應(yīng)注意的幾個(gè)問題 (1)位移 I 應(yīng)取作用點(diǎn)的位移。 “”勺取值一般以地面為參考系。 力 F 力的獨(dú)立性原理，即求某個(gè)力做的功僅與該力及物體沿該力方向的位移有 關(guān)，而與其他力是否存在、是否做功無關(guān)。 力只能是恒力。此公式只能求恒力做功B. WiWW (3) a是 I 與 F 之間的夾角。 2.摩擦力做功的特點(diǎn) (1) 單個(gè)摩擦力(包括靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力)可以做正功，也可以做負(fù)功，還可 以不做功。 (2) 相互作用的一對靜摩擦力做功的代數(shù)和總等于零；相互作用的一對滑動(dòng)摩 擦力做功的代數(shù)和不為零，且總為負(fù)值。 (3) 相互作用的一對滑動(dòng)摩擦力做功過程中會(huì)發(fā)生物體間機(jī)械能轉(zhuǎn)移和機(jī)械能

10、轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能 Q= Ffx相對。 變式 1 1 圖甲為一女士站在臺(tái)階式自動(dòng)扶梯上勻速上樓 (忽 略扶梯對手的作用)，圖乙為一男士站在履帶式自動(dòng)扶梯 上勻速上樓，兩人相對扶梯均靜止。下列關(guān)于力做功的 判斷正確的是() A. 甲圖中支持力對人做正功 B. 甲圖中摩擦力對人做負(fù)功 C. 乙圖中支持力對人做正功 D. 乙圖中摩擦力對人做負(fù)功 答案 A 解析 對圖甲中女士受力分析如圖 1，受重力和支持力兩個(gè)力，支持力與速度 v 的夾角為銳角，做正功，故 A 正確，B 錯(cuò)誤。對圖乙中男士受力分析如圖 2,受 重力、支持力與靜摩擦力，支持力與速度 v 的夾角為 90 不做功，F(xiàn)f與速度方向 相同，做正功

11、，甲 乙 故 C、D 均錯(cuò)誤 方法 舉例說法 應(yīng)用動(dòng) 能定理 A Ozn H 用力 F 把小球從 A 處緩慢拉到 B 處， mgL（1 cos = 0,得 mgL（1 c F 做功為WF,則有：WF ;os 微元法 _ 1 - 1 -匚-_ f 變式 1 2 （多選）如圖所示，建筑工人通過滑輪裝置將一質(zhì)量是 100 kg 的料車沿 30 角的斜面由底端勻速地拉到頂端， 斜面 長L 是 4 m,若不計(jì)滑輪的質(zhì)量和各處的摩擦力，g 取 10 N/kg，則對這一過程下列說法哪些正確（ ） A .人拉繩子的力做功為 1000 J B .人拉繩子的力做功為 2000 J C.料車的重力做功為 2000 J D .料車受到的合力對料車做的總功為 0 答案 BD 1 解析 工人拉繩子的力：F = mgs