2019年高考物理一轮复习第5章机械能及其守恒定律第1节功和功率学案新人教版.doc

1、【 精品教育资源文库 】 第一节 功和功率 全国卷三年考点考情 (对应学生用书第 77 页 ) 教材知识速填 知识点 1 功 1做功的两个要素 力 和物体在力的方向上发生的 位移 2公式 W Flcos_ ，适用于恒力做功，其中 为 F、 l 方向间的夹角， l 为物体对地的位移 3功的正负 夹角 功的正负 90 力对物体做 负功 ，或者说物体 克服 这个力做了功 90 力对物体 不做功 易错判断 (1)只要物体受力的同时又有位移发生，则一定有力对物体做功 () (2)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 () (3)滑动摩擦力可能做负功，也可能做正功；静摩擦力对物体一定做

2、负功 () 【 精品教育资源文库 】 知识点 2 功率 1定义：功与完成这些功所用 时间 的比值 2物理意义：描述做功的 快慢 3公式 (1)PWt， P 为时间 t 内的 平均功率 (2)P Fvcos ( 为 F 与 v 的夹角 ) v 为平均速度，则 P 为 平均功率 v 为瞬时速度，则 P 为 瞬时功率 4额定功率与实际功率 (1)额定功率：动力机械 正常工作 时输出的 最大 功率 (2)实际功率：动力机械 实际工作 时输出的 功率，要求 小于或等于 额定功率 易错判断 (1)据 P Fv 可知，发动机功率一定时，交通工具的牵引力与运动速度成反比 () (2)汽车上坡的时候，司机必须

3、换挡，其目的是减小速度，得到较大的牵引力 () (3)公式 P Fv 中的 F 是机车受到的合外力 () 教材习题回访 考查点：功的分析与正、负功判断 1 (粤教版必修 2P67T5)用起重机将质量为 m 的物体匀速吊起一段距离，那么作用在物体上的各力做功情况应是下列说法中的哪一种？ ( ) A重力做正功，拉力做负功，合力做功为零 B重力做负功，拉力做正 功，合力做正功 C重力做负功，拉力做正功，合力做功为零 D重力不做功，拉力做正功，合力做正功 答案 C 考查点：功的计算 2 (人教版必修 2P59T1改编 )如图 511 所示，两个物体与水平地面间的动摩擦因数相等，它们的质量也相等在甲图中

4、用力 F1拉物体，在乙图中用力 F2推物体，夹角均为 ，两个物体都做匀速直线运动，通过相同的位移设 F1和 F2对物体所做的功分别为 W1和 W2，物体克服摩擦力做的功分别为 W3和 W4，下列判断正确的是 ( ) 甲 乙 【 精品教育资源文库 】 图 511 A F1 F2 B W1 W2 C W3 W4 D W1 W3 W2 W4 答案 D 考查点：对公式 PWt及 P F v 的理解 3 (人教版必修 2P63T3改编 )(多选 )关于功率公式 PWt和 P Fv 的说法正确的是 ( ) A由 PWt知，只要知道 W 和 t 就可求出任意时刻的功率 B由 P Fv 既能求某一时刻的瞬时

5、功率，也可以求平均功率 C由 P Fv 知，随着汽车速度的增大，它的功率也可以无限增大 D由 P Fv 知，当汽车发动机功 率一定时，牵引力与速度成反比 答案 BD 考查点：机车启动问题 4 (人教版必修 2P63T4改编 )质量为 m 的汽车在平直公路上行驶，阻力 F 保持不变当它以速度 v、加速度 a 加速前进时，发动机的实际功率正好等于额定功率，从此时开始，发动机始终在额定功率下工作如果公路足够长，汽车最后的速度是多大？ 解析 设额定功率为 P，则 P (F ma) v 设最后速度为 vm，则 P F vm 所以 vmPFF maF v 答案 F maF v (对应学生用书第 78 页

6、) 功的分析与计算 1判断力是否做功及做正、负功的方法 判断根据 适用情况 【 精品教育资源文库 】 (1)根据力和位移的方向的夹角判断： 90 ，力做负功 常用于恒力做功的判断 (2)根据力和瞬时速度方向的夹角 判断： 90 ，力做负功 常用于质点做曲线运动 (3)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 2恒力做功的计算方法 直接用 W Flcos 计算 3合 力做功的计算方法 方法一：先求合力 F 合 ，再用 W 合 F 合 lcos 求功 方法二：先求各个力做的功 W1、 W2、 W3? ，再应用 W 合 W1 W2 W3 ? 求合力做的功 4变力做功常用方法 (1)应用

7、动能定理求解 (2)机车类问题中用 P t 求解，其中变力的功率 P 不变 (3)常用方法还有转换法、微元法、图象法、平均力法等 题组通关 1 (2017 全国 卷 )如图 512，一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 ( ) 图 512 A一直不做功 B一直做正功 C始终指向大圆环圆心 D始终背离大圆环圆心 A 光滑大圆环对小环只有弹力作用弹力方向沿大圆环的半径方向 (下滑过程先背【 精品教育资源文库 】 离圆心，后指向圆心 )，与小环的速度方向始终垂直，不做功故选 A 2 (多选

8、)(2018 宁波模拟 )如图 513 所示，摆球质量为 m，悬线长为 L，把悬线拉到水平位置后放手设在摆球运动过程中空气阻力 F 阻 的大小不变，则摆球从 A 运动到竖直位置B 的过程中，下列说法正确的是 ( ) 图 513 A重力 做功为 mgL B悬线的拉力做功为 0 C空气阻力 F 阻 做功为 mgL D空气阻力 F 阻 做功为12F 阻 L 题眼点拨 “ F 阻 的大小不变 ” 想到 F 阻 的方向变化 ABD 由重力做功特点得重力做功为： WG mgL， A 正确；悬线的拉力始终与 v 垂直，不做功， B 正确；由微元法可求得空气阻力做功为： WF 阻 12F 阻 L， D 正确

9、反思总结 常见力做功的特点 做功的力 做功特点、计算公式 重力 与路径无关，与物体的重力和初、末位置的高度 差 有关， WG mg h 弹簧的 弹力 力的方向不变， F 随位置 x 线性变化时， F F1 F22 ， W F xcos 静摩擦力 可以做正功、做负功、不做功 滑动摩擦力 可以做正功、做负功、不做功 一对静摩擦力 总功为零 一对滑动摩擦力 总功为负功， W 总 Ffs(s 为相对路程 ) 机车牵引力 P 不变时， W Pt； F 不变时， W Fs 电场力 与路径无关，只与带电体所带电荷量和初、末位置的电势差有关， W 电 qU 洛伦兹力 不做功 【 精品教育资源文库 】 功率的

10、分析与计算 1平均功 率的计算 (1)利用 P Wt (2)利用 P F v cos ，其中 v 为物体运动的平均速度 2瞬时功率的计算 (1)利用公式 P F vcos ，其中 v 为 t 时刻的瞬时速度 (2)利用公式 P F vF，其中 vF为物体的速度 v 在力 F 方向上的分速度 (3)利用公式 P Fv v，其中 Fv为物体受的外力 F 在速度 v 方向上的分力 多维探究 考向 1 平均功率的分析与计算 1同一恒力按同样的方 式施于物体上，使它分别沿着粗糙水平地面和光滑水平地面移动相同一段距离时，恒力做的功和平均功率分别为 W1、 P1和 W2、 P2，则二者的关系是 ( ) A

11、W1W2、 P1P2 B W1 W2、 P1P2 D W1W2、 P1P2 题眼点拨 “ 同一恒力 ” 说明力的大小、方向不变，可根据 W F lcos 分析功； “ 相同一段距离 ” 想到地面情况不同所用时间不同 B 由公式 W F lcos 可知，两种情况下做功 W1 W2；由于光滑平面加速度较大，通过相同位移所用时 间短，故由公式 PWt可知， P1P2，故选项 B 正确 2跳绳运动员质量 m 50 kg,1 min 跳 N 180 次假设每次跳跃中，脚与地面的接触时间占跳跃一次所需时间的 2/5，试估算该运动员跳绳时克服重力做功的平均功率为多大？ 【导学号： 84370205】 解析

12、跳跃的周期 T60180 s13 s 每个周期内在空中停留的时间 t135T15 s 运动员跳起时视为竖直上抛运动，设起跳初速度为 v0，由 t12v0g 得 v012gt1 每次跳跃人克服重力做的功为 W12mv2018mg2t21 25 J 【 精品教育资源文库 】 克服重力做功的平均功率为 PWT2513W 75 W 答案 75 W 考向 2 瞬时功率的分析与计算 3如图 514 所示，小球在水平拉力作用下，以恒定速率 v 沿竖直光滑圆轨道由 A 点运动到 B 点，在此过 程中拉力的瞬时功率变化情况是 ( ) 图 514 A逐渐减小 B逐渐增大 C先减小，后增大 D先增大，后减小 题眼

13、点拨 “ 恒定速率 ” 表明是匀速圆周运动 B 因为小球是以恒定速率运动，即它做匀速圆周运动，那么小球受到的重力 G、水平拉力 F、轨道的支持力三者的合力必是沿半径指向 O 点设小球与圆心的连线与竖直方向夹角为 ，则FG tan (F与 G的合力必与轨道的支持力在同一直线上 )，得 F Gtan ，而水平拉力 F 的方向与速度 v 的方向夹角也是 ，所以水平力 F 的瞬时功率是 P Fvcos Gvsin 显然，从 A 点到 B 点的过程中， 是不断增大的，所以水平拉力 F 的瞬时功率是一直增大的，故 B 正确， A、 C、 D 错误 4一个质量为 m 的物块，在几个共点力的作用下静止在光滑水平面上现把其中一个水平方向的力从 F 突然增大到 3F，并保持其他力不变，则从这时开始到 t 秒末，该力的瞬时功率是 ( ) A3F2tm B4F2tm C6F2tm D9F2tm C 物块受到的合力为 2F，根据牛顿第二定律有 2F ma，在合力作用下，物块做初速度为零的匀加速直线运动，速度 v at，该力大小为 3F，则该力的瞬时功率 P3Fv，解以上各式得 P6F2tm ， C 正确 (多选 )上题 4 中，若物块质量为 1 kg，从 t 0 时刻受到如图所示的水平外力 F 作【 精品教育资源文库 】 用，从静止开始运动，下列判