第五章機(jī)械能第五章機(jī)械能全國(guó)高考命題分析考點(diǎn)內(nèi)容高考(全國(guó)卷)三年命題情況對(duì)照分析四層解讀201820192020功和功率(Ⅱ)Ⅰ卷T14:動(dòng)能T18:功能關(guān)系Ⅱ卷T14:動(dòng)能定理T21:功Ⅲ卷T19:功、功率T25:動(dòng)能定理Ⅰ卷T25:動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒定律Ⅱ卷T18:能量的圖象問題T24:動(dòng)能定理Ⅲ卷T17:能量的圖象問題T24:動(dòng)能定理T25:動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒Ⅰ卷T20:機(jī)械能守恒、功能關(guān)系Ⅱ卷T16:動(dòng)能T25:動(dòng)能定理Ⅲ卷T22:動(dòng)能定理、探究小車速度隨時(shí)間變化T25:動(dòng)能定理必備知識(shí)功和功率、動(dòng)能和動(dòng)能定理、重力做功與重力勢(shì)能、機(jī)械能守恒定律、功能關(guān)系、圖象法、微元法等動(dòng)能和動(dòng)能定理(Ⅱ)關(guān)鍵能力建構(gòu)機(jī)車啟動(dòng)、機(jī)械能守恒等模型;實(shí)驗(yàn)探究動(dòng)能定理、驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律;根據(jù)動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒定律等分析和解決相關(guān)問題重力做功與重力勢(shì)能(Ⅱ)功能關(guān)系、機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用(Ⅱ)全國(guó)高考命題分析考點(diǎn)內(nèi)容高考(全國(guó)卷)三年命題情況對(duì)照分析四實(shí)驗(yàn)五:探究動(dòng)能定理學(xué)科素養(yǎng)掌握求功和功率的方法,會(huì)根據(jù)動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒定律、功能關(guān)系解決生活實(shí)踐中的機(jī)械能守恒問題和創(chuàng)新性問題實(shí)驗(yàn)六:驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律核心價(jià)值建立守恒觀念,關(guān)心生活中的守恒問題,熱愛運(yùn)動(dòng),創(chuàng)造性地利用守恒思想服務(wù)生活實(shí)驗(yàn)五:探究動(dòng)能定理學(xué)科掌握求功和功率的方法,會(huì)根據(jù)動(dòng)能定理第1節(jié)功和功率第1節(jié)功和功率積累必備知識(shí)提升關(guān)鍵能力積累必備知識(shí)提升關(guān)鍵能力積累必備知識(shí)一、功1.做功的兩個(gè)因素力和物體在力的方向上發(fā)生的

。2.公式:W=

。

位移教材梳理Flcosα(1)α是力與

的夾角,l是物體對(duì)地的位移。(2)該公式只適用于

做功。位移恒力積累必備知識(shí)一、功位移教材梳理Flcosα(1)α是力與3.功的正負(fù)的判斷方法位移恒力做功依據(jù)力與

的夾角來(lái)判斷曲線運(yùn)動(dòng)中的功依據(jù)力與

的夾角α來(lái)判斷,0°

α<90°時(shí),力對(duì)物體做正功;90°<α

180°時(shí),力對(duì)物體做負(fù)功;α=90°時(shí),力對(duì)物體不做功能量轉(zhuǎn)化時(shí)的功功是能量轉(zhuǎn)化的量度,若有能量轉(zhuǎn)化,則必有力對(duì)物體做功。此法常用于判斷兩個(gè)相聯(lián)系的物體之間的相互作用力做功速度≤≤3.功的正負(fù)的判斷方法位移恒力做功依據(jù)力與的夾角4.求總功的方法(1)先分別求各力的功,然后求這些功的

。(2)先求合力,再求合力的功。二、功率1.定義:功與完成這些功所用

的比值。2.物理意義:描述做功的

。3.公式代數(shù)和時(shí)間快慢平均功率(2)P=Fvcosα(α為F與v的夾角)。①v為平均速度,則P為

。②v為瞬時(shí)速度,則P為

。平均功率瞬時(shí)功率4.求總功的方法代數(shù)和時(shí)間快慢平均功率(2)P=Fvcos4.額定功率與實(shí)際功率(1)額定功率:動(dòng)力機(jī)械長(zhǎng)時(shí)間

時(shí)輸出的

功率。(2)實(shí)際功率:動(dòng)力機(jī)械

時(shí)輸出的功率,要求

額定功率。正常工作最大實(shí)際工作小于或等于4.額定功率與實(shí)際功率正常工作最大實(shí)際工作小于或等于情境探究1.如圖所示,馬拉著小車(包括人)沿水平面勻速前進(jìn)了一段距離。(1)小車(包括人)受到幾個(gè)力作用?每個(gè)力對(duì)小車做功嗎?做正功還是負(fù)功?答案:小車(包括人)受4個(gè)力作用,重力、支持力、拉力、摩擦力,其中拉力做正功,摩擦力做負(fù)功,重力和支持力不做功。情境探究1.如圖所示,馬拉著小車(包括人)沿水平面勻速前進(jìn)了(2)馬對(duì)小車做的功是否等于馬的拉力F(設(shè)F與水平方向的夾角為α)和小車的位移l的乘積?答案:不等于,因?yàn)轳R的拉力F與位移方向有夾角α,所以做功W=Flcosα。(3)若小車做勻加速運(yùn)動(dòng),合力做什么功?若小車做勻減速運(yùn)動(dòng),合力做什么功?怎樣求合力做的功?答案:若小車做勻加速運(yùn)動(dòng),合力做正功。若小車做勻減速運(yùn)動(dòng),合力做負(fù)功。合力做的功等于拉力F做的功與摩擦力做的功的代數(shù)和,也等于拉力和摩擦力的合力做的功。(2)馬對(duì)小車做的功是否等于馬的拉力F(設(shè)F與水平方向的夾角2.如圖所示,利用吊車將一個(gè)質(zhì)量為m的集裝箱從碼頭上吊起裝上貨輪。(1)將集裝箱以速度v勻速吊起,集裝箱在t時(shí)間內(nèi)勻速上升h高度。怎樣計(jì)算吊車的功率?其瞬時(shí)功率是多少?2.如圖所示,利用吊車將一個(gè)質(zhì)量為m的集裝箱從碼頭上吊起裝上(2)若集裝箱在相同的時(shí)間t內(nèi),從靜止開始以加速度a勻加速上升高度h時(shí),該過程中吊車的平均功率是多少?其瞬時(shí)功率是多少?(2)若集裝箱在相同的時(shí)間t內(nèi),從靜止開始以加速度a勻加速上提升關(guān)鍵能力考點(diǎn)一恒力功的分析與計(jì)算1.功的正負(fù)的判斷方法提升關(guān)鍵能力考點(diǎn)一恒力功的分析與計(jì)算1.功的正負(fù)的判斷方法2.計(jì)算功的方法3.幾種力做功比較(1)重力、彈簧彈力、電場(chǎng)力、分子力做功與位移有關(guān),與路徑無(wú)關(guān)。(2)滑動(dòng)摩擦力、空氣阻力、安培力做功與路徑有關(guān)。2.計(jì)算功的方法3.幾種力做功比較(3)摩擦力做功有以下特點(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(duì)靜摩擦力做功的代數(shù)和總等于零;相互作用的一對(duì)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(duì)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)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,內(nèi)能Q=Ffx相對(duì)。(3)摩擦力做功有以下特點(diǎn):[例題]如圖所示,水平路面上有一輛質(zhì)量為M的汽車,車廂中有一個(gè)質(zhì)量為m的人正用恒力F向前推車廂,在車以加速度a向前加速行駛距離L的過程中,下列說(shuō)法正確的是(

)A.人對(duì)車的推力F做的功為FLB.人對(duì)車做的功為maLC.車對(duì)人的作用力大小為maD.車對(duì)人的摩擦力做的功為(F-ma)LA[例題]如圖所示,水平路面上有一輛質(zhì)量為M的汽A[思路點(diǎn)撥]解此題的關(guān)鍵有兩點(diǎn):(1)正確分析車廂內(nèi)的人所處的狀態(tài)及受力大小和方向。(2)靈活應(yīng)用恒力做功的定義式及正負(fù)功的判斷方法。[思路點(diǎn)撥]解此題的關(guān)鍵有兩點(diǎn):[能力演練1]如圖所示,質(zhì)量為m的物體放在自動(dòng)扶梯的水平臺(tái)階上,物體隨扶梯一起斜向上做勻加速運(yùn)動(dòng)。在這個(gè)過程中,以下說(shuō)法正確的是(

)A.物體所受支持力對(duì)物體不做功B.物體所受靜摩擦力方向斜向上,對(duì)物體做正功C.物體所受摩擦力對(duì)物體做負(fù)功D.合力對(duì)物體做正功D[能力演練1]如圖所示,質(zhì)量為m的物體放在自動(dòng)扶梯的水平臺(tái)解析:由題知物體位移方向斜向上,支持力垂直于支持面豎直向上,支持力方向與位移方向夾角小于90°,支持力對(duì)物體做正功,故A錯(cuò)誤;通過對(duì)物體受力分析可知,摩擦力方向水平向右,與位移方向夾角小于90°,摩擦力對(duì)物體做正功,故B、C錯(cuò)誤;根據(jù)牛頓第二定律得,合力沿斜面向上,與位移方向同向,故合力對(duì)物體做正功,故D正確。解析:由題知物體位移方向斜向上,支持力垂直于支持面豎直向上,[能力演練2]如圖所示重為G的物體靜止在傾角為α的粗糙斜面體上,現(xiàn)使斜面體向右做勻速直線運(yùn)動(dòng),通過的位移為x,物體相對(duì)斜面體一直保持靜止,則在這個(gè)過程中(

)A.彈力對(duì)物體做功為GxcosαB.靜摩擦力對(duì)物體做功為GxsinαC.重力對(duì)物體做功為GxD.合力對(duì)物體做功為0D[能力演練2]如圖所示重為G的物體靜止在傾角為α的粗糙斜面解析:分析物體的受力情況,受重力mg、彈力FN和摩擦力Ff,如圖所示。根據(jù)平衡條件,有FN=Gcosα,Ff=Gsinα,重力與位移方向垂直,做功為零;摩擦力Ff與位移的夾角為α,所以摩擦力對(duì)物體做功為Wf=Ffxcosα=Gxsinα·cosα,斜面體對(duì)物體的彈力做功為WN=FNxcos(90°+α)=-Gxcosα·sinα,故A、B、C錯(cuò)誤;因物體做勻速運(yùn)動(dòng),合力等于0,故合力做功為0,故D正確。解析:分析物體的受力情況,受重力mg、彈力FN和摩擦力Ff,考點(diǎn)二變力功的分析與計(jì)算多維訓(xùn)練1.(圖象法)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(zhǎng)狀態(tài),物塊靜止,物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2。以物塊所在處為原點(diǎn),水平向右為正方向建立x軸,現(xiàn)對(duì)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(yùn)動(dòng)至x=0.4m處時(shí)速度為零,則此過程物塊克服彈簧彈力做的功為(g取10m/s2)(

)A.3.1JB.3.5J C.1.8J D.2.0JA考點(diǎn)二變力功的分析與計(jì)算多維訓(xùn)練1.(圖象法)輕質(zhì)彈簧右端解析:物塊與水平面間的摩擦力為Ff=μmg=1N?，F(xiàn)對(duì)物塊施加水平向右的外力F,由F-x圖象與x軸所圍面積表示功可知F做功W=3.5J,克服摩擦力做功Wf=Ffx=0.4J。由于物塊運(yùn)動(dòng)至x=0.4m處時(shí),速率為0,由功能關(guān)系可知,W-Wf=Ep,此時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為Ep=3.1J,則物塊克服彈簧彈力做的功為3.1J,選項(xiàng)A正確。解析:物塊與水平面間的摩擦力為Ff=μmg=1N?，F(xiàn)對(duì)物塊2.(等效轉(zhuǎn)換法)(多選)如圖所示,固定的光滑豎直桿上套著一個(gè)滑塊,滑塊用輕繩系著繞過光滑的定滑輪O。現(xiàn)以大小不變的拉力F拉繩,使滑塊從A點(diǎn)由靜止開始上升,滑塊運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)速度最大。已知滑塊質(zhì)量為m,滑輪O到豎直桿的距離為d,∠OAO′=37°,∠OCO′=53°,重力加速度為g(已知sin37°=0.6,cos37°=0.8)。則(

)AC2.(等效轉(zhuǎn)換法)(多選)如圖所示,固定的光滑豎直桿上套著一人教版高三物理總復(fù)習(xí)優(yōu)質(zhì)課件-機(jī)械能-第一節(jié)-功和功率3.(微元法)(多選)如圖所示,在一半徑為R=6m的圓弧形橋面的底端A,某人把一質(zhì)量為m=8kg的物塊(可看成質(zhì)點(diǎn))用大小始終為F=75N的拉力從底端緩慢拉到橋面頂端B(圓弧AB在同一豎直平面內(nèi)),拉力的方向始終與物塊在該點(diǎn)的切線成37°角,整個(gè)圓弧橋面所對(duì)的圓心角為120°,g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。在這一過程中,下列說(shuō)法正確的是(

)BCA.重力做功240JB.支持力做功為0C.拉力F做功約為376.8JD.摩擦力做功約為136.8J3.(微元法)(多選)如圖所示,在一半徑為R=6m的圓弧形人教版高三物理總復(fù)習(xí)優(yōu)質(zhì)課件-機(jī)械能-第一節(jié)-功和功率練后總結(jié)求變力做功的方法方法以例說(shuō)法應(yīng)用動(dòng)能定理用力F把小球從A處緩慢拉到B處,F做功為WF,則有WF-mgl(1-cosθ)=0,得WF=mgl(1-cosθ)微元法質(zhì)量為m的木塊在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)一周克服摩擦力做功Wf=Ff·Δx1+Ff·Δx2+Ff·Δx3…=Ff(Δx1+Δx2+Δx3…)=Ff·2πR練后總結(jié)求變力做功的方法方法以例說(shuō)法應(yīng)用動(dòng)微元法人教版高三物理總復(fù)習(xí)優(yōu)質(zhì)課件-機(jī)械能-第一節(jié)-功和功率人教版高三物理總復(fù)習(xí)優(yōu)質(zhì)課件-機(jī)械能-第一節(jié)-功和功率考點(diǎn)三功率的理解與計(jì)算多維訓(xùn)練AA.W=4500J

P=75W B.W=450J

P=7.5WC.W=3600J

P=60W D.W=360J

P=6W考點(diǎn)三功率的理解與計(jì)算多維訓(xùn)練AA.W=4500JP人教版高三物理總復(fù)習(xí)優(yōu)質(zhì)課件-機(jī)械能-第一節(jié)-功和功率2.(對(duì)瞬時(shí)功率的理解)如圖所示,粗糙程度相同的半圓形的碗固定在水平桌面上,可視為質(zhì)點(diǎn)的小球從A點(diǎn)靜止釋放,經(jīng)B滑到C點(diǎn)的過程中,速度越來(lái)越大,下列說(shuō)法正確的是(

)A.小球所受支持力增大,摩擦力減小B.小球所受支持力的功率一直增大C.小球所受摩擦力的功率一直增大D.小球所受重力的功率一直增大C2.(對(duì)瞬時(shí)功率的理解)如圖所示,粗糙程度相同的半圓形的碗固人教版高三物理總復(fù)習(xí)優(yōu)質(zhì)課件-機(jī)械能-第一節(jié)-功和功率3.(功率與圖象結(jié)合)(多選)質(zhì)量為m的物體靜止在光滑水平面上,從t=0時(shí)刻開始受到水平力的作用。力的大小F與時(shí)間t的關(guān)系如圖所示,力的方向保持不變,則(

)BD3.(功率與圖象結(jié)合)(多選)質(zhì)量為m的物體靜止在光滑水平面人教版高三物理總復(fù)習(xí)優(yōu)質(zhì)課件-機(jī)械能-第一節(jié)-功和功率練后總結(jié)(1)平均功率的計(jì)算方法②利用P=Fvcosα,其中v為物體運(yùn)動(dòng)的平均速度。(2)瞬時(shí)功率的計(jì)算方法①利用公式P=Fvcosα,其中v為某時(shí)刻的瞬時(shí)速度。②利用公式P=FvF,其中vF為物體的速度v在力F方向上的瞬時(shí)分速度。③利用公式P=Fvv,其中Fv為物體受到的外力F在瞬時(shí)速度v方向上的分力。練后總結(jié)(1)平均功率的計(jì)算方法②利用P=Fvcosα,其(3)求解功率的三點(diǎn)注意①首先要明確所求功率是平均功率還是瞬時(shí)功率。②平均功率與一段時(shí)間(或過程)相對(duì)應(yīng),計(jì)算時(shí)應(yīng)明確是哪個(gè)力在哪段時(shí)間(或過程)內(nèi)做功的平均功率。③瞬時(shí)功率計(jì)算時(shí)應(yīng)明確是哪個(gè)力在哪個(gè)時(shí)刻(或狀態(tài))的功率。(3)求解功率的三點(diǎn)注意考點(diǎn)四機(jī)車啟動(dòng)問題1.兩種啟動(dòng)方式考點(diǎn)四機(jī)車啟動(dòng)問題1.兩種啟動(dòng)方式2.三個(gè)重要關(guān)系式(3)機(jī)車以恒定功率運(yùn)行時(shí),牽引力做的功W=Pt,由動(dòng)能定理得Pt-F阻x=ΔEk,此式經(jīng)常用于求解機(jī)車以恒定功率啟動(dòng)過程的位移、速度或時(shí)間。2.三個(gè)重要關(guān)系式(3)機(jī)車以恒定功率運(yùn)行時(shí),牽引力做的功W[例題]某汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為120kW,汽車質(zhì)量為5t,汽車在運(yùn)動(dòng)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(dòng),則汽車所能達(dá)到的最大速度是多少?當(dāng)汽車速度達(dá)到10m/s時(shí),其加速度是多少?[思路探究](1)達(dá)到最大速度時(shí),汽車處于勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。答案:(1)24m/s

1.4m/s2

[例題]某汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為120kW,汽車質(zhì)量為5(2)若汽車以恒定加速度0.5m/s2啟動(dòng),則其勻加速過程能維持多長(zhǎng)時(shí)間?[思路探究](2)以加速度0.5m/s2勻加速啟動(dòng)時(shí),達(dá)到勻加速的最大速度時(shí)功率達(dá)到額定功率。答案:(2)32s(2)若汽車以恒定加速度0.5m/s2啟動(dòng),則其勻加速過程誤區(qū)警示機(jī)車啟動(dòng)問題的三點(diǎn)注意(1)在機(jī)車功率P=Fv中,F是機(jī)車的牽引力而不是機(jī)車所受合力或阻力,所以P=Ffvm只體現(xiàn)了一種數(shù)量關(guān)系用于計(jì)算,即牽引力與阻力平衡時(shí)達(dá)到最大運(yùn)行速度。(2)恒定功率下的啟動(dòng)過程一定不是勻加速運(yùn)動(dòng),勻變速直線運(yùn)動(dòng)的公式不再適用,啟動(dòng)過程發(fā)