2023學(xué)年完整公開課版功功率

第五章機械能考綱解讀考點內(nèi)容要求考情分析功和功率Ⅱ1.考查方式能量觀點是高中物理解決問題的三大思路之一,既在選擇題中出現(xiàn),也在綜合性的計算題中應(yīng)用,常將功、功率、動能、勢能等基礎(chǔ)知識融入其他問題考查,也常將動能定理、機械能守恒定律、功能關(guān)系作為解題工具在綜合題中應(yīng)用.2.命題趨勢分析歷年高考命題情況可以發(fā)現(xiàn)以下趨勢:一是題型向選擇題方向發(fā)展;二是與牛頓運動定律、曲線運動、電磁學(xué)等內(nèi)容相結(jié)合的綜合考查.通過比較,動能定理、機械能守恒定律、功能關(guān)系的應(yīng)用在近兩年有增加的趨勢.動能和動能定理Ⅱ重力做功與重力勢能Ⅱ功能關(guān)系、機械能守恒定律及其應(yīng)用Ⅱ?qū)嶒炍?探究動能定理實驗六:驗證機械能守恒定律第1講功功率考點突破培優(yōu)精練考點突破夯基固本·講練提升考點一功的分析與計算1.做功的兩個要素(1)物體受到

.(2)物體在

上發(fā)生一段位移.2.功的物理意義:功是

的量度.3.公式W=Flcosα的理解(1)α是力與

之間的夾角,l為物體對地的位移.(2)定量計算時只適用于

.力的作用力的方向能量轉(zhuǎn)化位移方向恒力做功4.功的正負(fù)與判斷方法(1)依據(jù)力F與位移l方向間夾角α來判斷正功負(fù)功克服不做功(2)依據(jù)力F與速度v方向間夾角α來判斷(3)依據(jù)能量變化來判斷功是能量轉(zhuǎn)化的量度,若有能量轉(zhuǎn)化,則必有力對物體做功.此法常用于判斷兩個相聯(lián)系的物體之間的相互作用力做功的判斷.5.總功的求解(1)先求合外力F合,再用W合=F合lcosα求功.適用于F合為恒力的過程.(2)先求各個力做的功W1,W2,W3,…,再應(yīng)用W合=W1+W2+W3+…求總功.角度1做功分析【典例1】(2017·全國Ⅱ卷,14)如圖,一光滑大圓環(huán)固定在桌面上,環(huán)面位于豎直平面內(nèi),在大圓環(huán)上套著一個小環(huán),小環(huán)由大圓環(huán)的最高點從靜止開始下滑,在小環(huán)下滑的過程中,大圓環(huán)對它的作用力(

)A.一直不做功 B.一直做正功C.始終指向大圓環(huán)圓心 D.始終背離大圓環(huán)圓心A解析:大圓環(huán)光滑,對小環(huán)只有彈力FN,彈力始終沿徑向,與速度垂直,不做功,選項A正確,B錯誤;小環(huán)位于圓心上方某處時,FN沿半徑向外,小環(huán)位于圓心以下某處時,FN沿半徑向里,選項C,D錯誤.角度2功的計算【典例2】

(多選)在水平面上運動的物體,從t=0時刻起受到一個水平力F的作用,力F和此后物體的速度v隨時間t的變化圖像如圖所示,則(

)A.在t=0時刻之前物體所受的合力一定做負(fù)功B.從t=0時刻開始的前3s內(nèi),力F做的功為零C.除力F外,其他外力在第1s內(nèi)做正功D.力F在第3s內(nèi)做的功是第2s內(nèi)做的功的3倍AD考點二功率的理解與計算1.功率(1)定義:功W與完成這些功所用時間的比值.(2)意義:描述力對物體做功的

.(3)特性:功率是標(biāo)量,只有大小,沒有方向,只有正值,沒有負(fù)值.快慢(2)瞬時功率的計算①利用公式P=Fvcosα,其中v為t時刻的瞬時速度.②利用公式P=FvF,其中vF為物體的速度v在力F方向上的分速度.③利用公式P=Fvv,其中Fv為物體受到的外力F在速度v方向上的分力.(3)額定功率和實際功率①額定功率:機械

時的最大功率.②實際功率:機械

時的功率,要求不能大于額定功率.正常工作實際工作【典例3】

如圖(甲)所示,滑輪質(zhì)量、摩擦均不計,質(zhì)量為2kg的物體在拉力F作用下由靜止開始向上做勻加速運動,其速度隨時間的變化關(guān)系如圖(乙)所示,由此可知(

)A.物體加速度大小為2m/s2B.F的大小為21NC.4s末F的功率為42WD.4s內(nèi)F的平均功率為42WC【跟蹤訓(xùn)練】如圖所示,質(zhì)量相同的兩物體從同一高度由靜止開始運動,A沿著固定在地面上的光滑斜面下滑,B做自由落體運動.兩物體分別到達地面時,下列說法正確的是(

)A.重力的平均功率PA>PBB.重力的平均功率PA=PBC.重力的瞬時功率PA<PBD.重力的瞬時功率PA=PBC考點三機車啟動問題機車兩種啟動方式的比較自主探究汽車以不同方式啟動,一次以恒定功率啟動,一次以恒定加速度啟動.(1)用公式P=Fv研究汽車啟動問題時,力F是什么力?(2)以恒定功率啟動時,汽車的加速度變化嗎?做什么運動?(3)汽車上坡的時候,司機師傅必須換擋,其目的是什么?答案:(1)牽引力;(2)加速度變化,做加速度減小的加速直線運動;(3)換擋的目的是減小速度,得到較大的牽引力.角度1機車的兩種啟動方式【典例4】某汽車發(fā)動機的額定功率為120kW,汽車質(zhì)量為5t,汽車在運動中所受阻力的大小恒為車重的0.1倍.(g取10m/s2)(1)若汽車以額定功率啟動,則汽車所能達到的最大速度是多少?當(dāng)汽車速度達到10m/s時,其加速度是多少??思路探究?(1)達到最大速度時,汽車處于什么狀態(tài)?答案:勻速運動.答案:(1)24m/s

1.4m/s2

(2)若汽車以恒定加速度0.5m/s2啟動,則其勻加速過程能維持多長時間??思路探究?(2)以加速度0.5m/s2勻加速啟動時,達到最大速度時功率有何特點?答案:功率達到額定功率.答案:(2)32s【例題拓展】

在【典例4】中第(2)問做勻加速運動的位移是多少?最終勻速時的速度是多少?假設(shè)勻加速結(jié)束后到勻速運動的時間為10s,那么這階段的位移是多少?答案:256m

24m/s

80m反思總結(jié)機車啟動問題的求解方法角度2機車運動的圖像問題【典例5】

(多選)汽車在平直的公路上以恒定的功率啟動,設(shè)阻力恒定,則圖示中關(guān)于汽車運動過程中加速度、速度隨時間變化的關(guān)系,以下判斷正確的是(

)A.汽車的加速度—時間圖像可用圖(乙)描述B.汽車的速度—時間圖像可用圖(甲)描述C.汽車的加速度—時間圖像可用圖(丁)描述D.汽車的速度—時間圖像可用圖(丙)描述AB培優(yōu)精練培養(yǎng)能力·演練真題能力提升求變力做功的幾種方法D【即學(xué)即練】

輕質(zhì)彈簧右端固定在墻上,左端與一質(zhì)量m=0.5kg的物塊相連,如圖(甲)所示,彈簧處于原長狀態(tài),物塊靜止且與水平面間的動摩擦因數(shù)μ=0.2.以物塊所在處為原點,水平向右為正方向建立x軸,現(xiàn)對物塊施加水平向右的外力F,F隨x軸坐標(biāo)變化的情況如圖(乙)所示,物塊運動至x=0.4m處時速度為零,則此時彈簧的彈性勢能為(g=10m/s2)(

)A.3.1J B.3.5J C.1.8J D.2.0JA解析:物塊與水平面間的摩擦力為Ff=μmg=1N.現(xiàn)對物塊施加水平向右的外力F,由F-x圖像可知F做功W=3.5J,克服摩擦力做功Wf=Ffx=0.4J.由功能關(guān)系可知,W-Wf=Ep,此時彈簧的彈性勢能為Ep=3.1J,選項A正確.高考模擬1.(2018·全國Ⅲ卷,19)(多選)地下礦井中的礦石裝在礦車中,用電機通過豎井運送到地面.某豎井中礦車提升的速度大小v隨時間t的變化關(guān)系如圖所示,其中圖線①②分別描述兩次不同的提升過程,它們變速階段加速度的大小都相同;兩次提升的高度相同,提升的質(zhì)量相等.不考慮摩擦阻力和空氣阻力.對于第①次和第②次提升過程(

)A.礦車上升所用的時間之比為4∶5B.電機的最大牽引力之比為2∶1C.電機輸出的最大功率之比為2∶1D.