物理 高三：高中物理第1轮专题复习全套学案-第5章 第1课时

考点内容要求考纲解读功和功率动能和动能定理重力做功与重力势能功能关系、机械能守恒定律及其应用实验探究动能定理实验验证机械能守恒定律1从近几年高考来看，关于功和功率的考查，多以选择题的形式出现，有时与电流及电磁感应相结合命题2功和能的关系一直是高考的“重中之重”，是高考的热点和重点，涉及这部分内容的考题不但题型全、分量重，而且还经常有压轴题，考查最多的是动能定理和机械能守恒定律，且多数题目是与牛顿运动定律、平抛运动、圆周运动以及电磁学等知识相结合的综合性试题3动能定理及能量守恒定律仍将是高考考查的重点高考题注重与生产、生活、科技相结合，将对相关知识的考查放在一些与实际问题相结合的情境中去，能力要求不会降低第1课时功功率导学目标1掌握功正负的判断和计算功的方法2理解P和PFV的关系，并会运用这WT两式计算功率3掌握两种机车启动的过程分析一、功基础导引1图1表示物体在力F的作用下在水平面上发生了一段位移L，分别计算这三种情形下力对物体做的功设这三种情形下力和位移的大小都相同F10N，L2M角的大小如图所示图12用起重机把重量为2104N的物体匀速地提高了5M，钢绳的拉力做了多少功重力做了多少功物体克服重力做了多少功这些力所做的总功是多少知识梳理1功的定义力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小、力与位移夹角的余弦这三者的乘积2功的计算公式W_特别提醒只适用于恒力做功的计算3力做功的两个必要因素力和物体在_发生的位移4功是_，没有方向，但有正、负之分“正功”、“负功”的物理意义是什么“正功”、“负功”中的“”、“”号表示思考功的大小吗二、功率基础导引1运动员在某次体能训练中，用100S的时间跑上了20M高的高楼那么，与他登楼时的平均功率最接近的估测值是A10WB100WC1KWD10KW2某型号汽车发动机的额定功率为60KW，在水平路面上行驶时受到的阻力是1800N，求发动机在额定功率下汽车匀速行驶的速度在同样的阻力下，如果以较低的速度54KM/H行驶时，发动机输出的实际功率是多少知识梳理1功率的定义功跟完成这些功所用_的比值2功率的物理意义描述做功的_3功率的两个公式1P，P为时间T内的_WT2PFVCOS为F与V的夹角V为平均速度，则P为_V为瞬时速度，则P为_4额定功率机械_时输出的_功率5实际功率机械_时输出的功率实际功率往往小于_对机车的功率PFV，式中F为机车的牵引力，还是机车的合外力思考图2图3考点一功的计算考点解读1恒力做功的计算公式WFLCOS，其中F为恒力，L是物体相对地面的位移，而不是相对于和它接触的物体的位移2变力做功的计算1用动能定理WEK计算2当变力做功的功率一定时，用功率和时间计算WPT3将变力做功转化为恒力做功3总功的计算1先求物体所受的合外力，再求合外力的功；2先求每个力做的功，再求各力做功的代数和典例剖析例1如图2所示，质量为M的物体静止在倾角为的斜面上，物体与斜面间的动摩擦因数为，现使斜面水平向左匀速移动距离L1摩擦力对物体做的功为物体与斜面相对静止A0BMGLCOSCMGLSINCOSDMGLSINCOS2斜面对物体的弹力做的功为A0BMGLSINCOS2CMGLCOS2DMGLSINCOS3重力对物体做的功为A0BMGLCMGLTANDMGLCOS4斜面对物体做的功是多少各力对物体所做的总功是多少方法突破求解恒力做功的流程图跟踪训练1如图3所示，水平路面上有一辆质量为M的汽车，车厢中有一质量为M的人正用力F向前推车厢1当车匀速向前行驶距离L的过程中，人推车的力做了多少功人对车做了多少功车对人做了多少功2若车以加速度A向后行驶距离L的过程中，人推车的力做了多少功人对车做了多少功车对人做了多少功图4图5图6考点二判断功的正负考点解读判断正负功的方法1根据力的方向和位移的方向的夹角判断功的正负2从能量角度入手，根据功是能量转化的量度进行判断若有能量转化，则必有力对物体做功此法既适用于恒力做功，也适用于变力做功3看力F与物体运动速度方向之间的夹角的大小若90，则力F不做功；若90，则力F做负功或者说物体克服力F做功此法常用于判断曲线运动中力做功的情况典例剖析例2如图4所示，小物体位于光滑斜面上，斜面位于光滑的水平地面上从地面上看，在小物体沿斜面下滑过程中，斜面对物体的作用力A不垂直接触面，做功为零B垂直接触面，做功为零C垂直接触面，做功不为零D不垂直接触面，做功不为零跟踪训练2物体在合外力作用下做直线运动的VT图象如图5所示下列表述正确的是A在01S内，合外力做正功B在02S内，合外力总是做负功C在12S内，合外力不做功D在03S内，合外力总是做正功考点三功率的两个公式P和PFV的区别WT考点解读1P是功率的定义式，PFV是功率的计算式WT2在计算中，P只能计算平均值，而PFV能计算平均值和瞬时值WT1若V是瞬时值，则计算出的功率是瞬时值2若V是平均值，则计算出的功率是平均值3应用公式PFV时需注意1F与V方向在同一直线上时PFV2F与V方向有一夹角时PFVCOS典例剖析例3如图6所示，水平传送带正以V2M/S的速度运行，两端水平距离L8M，把一质量M2KG的物块轻轻放到传送带的A端，物块在传送带的带动下向右运动若物块与传送图7带间的动摩擦因数01，不计物块的大小，G取10M/S2，则把这例4个物块从A端传送到B端的过程中，摩擦力对物块做功的平均功率是多少1S时，摩擦力对物体做功的功率是多少皮带克服摩擦力做功的功率是多少方法归纳计算功率的基本思路1首先判断待求的功率是瞬时功率还是平均功率21平均功率的计算方法利用利用FCOSPWTPV2瞬时功率的计算方法PFVCOS，V是T时刻的瞬时速度跟踪训练3质量为M的物体静止在光滑水平面上，从T0时刻开始受到水平力的作用力的大小F与时间T的关系如图7所示，力的方向保持不变，则A3T0时刻的瞬时功率为5F20T0MB3T0时刻的瞬时功率为15F20T0MC在T0到3T0这段时间内，水平力的平均功率为23F20T04MD在T0到3T0这段时间内，水平力的平均功率为25F20T06M考点四机动车两种启动方式考点解读对机动车等交通工具，在启动的时候，通常有两种启动方式，即以恒定功率启动和以恒定加速度启动现比较如下两种方式以恒定功率启动以恒定加速度启动PT图和VT图过程分析VFAP不变VFF阻MA不变F不变FF阻MPFV直到P额FV1VOA段运动性质加速度减小的加速直线运动匀加速直线运动，维持时间T0V1AAB段过程分析FF阻A0F阻PVMVFAP额VFF阻M图8图9运动性质以VM匀速直线运动加速度减小的加速运动BC段无FF阻A0以VM匀速运动P额F阻特别提醒图表中的V1为机车以恒定加速度启动时匀加速运动的末速度，而VM为机车以额定功率运动时所能达到的最大速度典例剖析例4在检测某种汽车性能的实验中，质量为3103KG的汽车由静止开始沿平直公路行驶，达到的最大速度为40M/S，利用传感器测得此过程中不同时刻该汽车的牵引力F与对应速度V，并描绘出如图8所示的F图象图线ABC为汽车由静止到1V最大速度的全过程，AB、BO均为直线假设该汽车行驶中所受的阻力恒定，根据图线ABC，求1该汽车的额定功率；2该汽车由静止开始运动，经过35S达到最大速度40M/S，求其在BC段的位移跟踪训练4质量为M的汽车在平直路面上启动，启动过程的速度时间图象如图9所示从T1时刻起汽车的功率保持不变，整个运动过程中汽车所受阻力恒为FF，则A0T1时间内，汽车的牵引力等于MV1T1BT1T2时间内，汽车的功率等于MFFV1V1T1C汽车运动的最大速度V21V1MV1FFT1DT1T2时间内，汽车的平均速度小于V1V2213求变力做功的方法例5某力F10N作用于半径R1M的转盘的边缘上，力F的大小保持不变，但方向始终保持与作用点的切线方向一致，则转动一周的过程中这个力F做的总功应为A0B20JC10JD20J例6用铁锤将一铁钉击入木块，设木块对铁钉的阻力与铁钉进入木块内的深度成正比铁锤击打第一次后，能把铁钉击入木块内1CM则击打第二次后，能击入多少深度设铁锤每次做功相等方法提炼求变力功的几种方法1微元法当物体在变力的作用下做曲线运动时，若力的方向与物体运动的切线方向之间的夹角不变，且力与位移的方向同步变化时，可用微元法将曲线分成无限个小段，每一个小段可认图10图12为是恒力做功，总功即为各个小段做功的代数和2平均力法如果参与做功的变力，其方向不变，而大小随位移线性变化，则可求出平均力等效代入公式WLCOS求解F3图象法如果参与做功的变力方向与位移方向始终一致而大小随位移变化，我们可作出该力随位移变化的图象那么图线与坐标轴所围成的面积，即为变力做的功4功率法用WPT求恒定功率下的变力如汽车、轮船的牵引力做功跟踪训练5如图10所示，某人用大小不变的力F拉着放在光滑水平面上的物体，开始时与物体相连接的绳与水平面间的夹角是，当拉力F作用一段时间后，绳与水平面间的夹角为已知图中的高度是H，求绳的拉力FT对物体所做的功假定绳的质量、滑轮质量及绳与滑轮间的摩擦不计A组功的判断与计算1物体沿直线运动的VT关系如图11所示，已知在第1秒内合外力对物体做的功为W，则图11A从第1秒末到第3秒末合外力做功为4WB从第3秒末到第5秒末合外力做功为2WC从第5秒末到第7秒末合外力做功为WD从第3秒末到第4秒末合外力做功为075W2一人乘电梯从1楼到20楼，在此过程中经历了先加速、后匀速、再减速的运动过程，则电梯支持力对人做功情况是A加速时做正功，匀速时不做功，减速时做负功B加速时做正功，匀速和减速时做负功C加速和匀速时做正功，减速时做负功D始终做正功3如图12所示，木板质量为M，长度为L，小木块可视为质点的质量为M，水平地面光滑一根不计质量的轻绳通过定滑轮图13分别与木板和小木块连接，小木块与木板间的动摩擦因数为，开始时小木块静止在木板左端现用水平向右的力将小木块拉至木板右端，拉力至少做功为AB2MGLCMGLDMMGLMGL2B组功率的计算及分析4如图13所示，汽车通过轻质光滑的定滑轮，将一个质量为M的物体从井中拉出，绳与汽车连接点距滑轮顶点高A，开始时物体静止，滑轮两侧的绳都竖直绷紧，汽车以V向右匀速运动，运动到跟汽车连接的细绳与水平方向的夹角为30，则A从开始到绳与水平方向的夹角为30时，拉力做功MGHB从开始到绳与水平方向的夹角为30时，拉力做功MGHMV238C在绳与水平方向的夹角为30时，拉力功率为MGVD在绳与水平方向的夹角为30时，拉力功率小于MGV325汽车以额定功率在平直公路上匀速行驶，在T1时刻司机减小了油门，使汽车的功率立即减小一半，并保持该功率继续行驶，到T2时刻汽车又开始做匀速直线运动设整个过程中汽车所受的阻力不变，则在T1T2的这段时间内A汽车的加速度逐渐减小B汽车的加速度逐渐增大C汽车的速度逐渐减小D汽车的速度逐渐增大图1图2课时规范训练限时45分钟一、选择题1如图1所示，木板OA水平放置，长为L，在A处放置一个质量为M的物体，现绕O点缓慢抬高A端，直到当木板转到与水平面成角时停止转动位置A这时物体受到一个微小的干扰便开始缓慢匀速下滑，物体回到O点，在整个过程中A支持力对物体做的总功为MGLSINB摩擦力对物体做的总功为零C木板对物体做的总功为零D木板对物体做的总功为正功2竖直上抛一球，球又落回原处，已知空气阻力的大小正比于球的速度，则下列说法中正确的是A球在上升过程中克服重力做的功大于下降过程中重力做的功B球在上升过程中克服重力做的功等于下降过程中重力做的功C球在上升过程中克服重力做功的平均功率大于下降过程中重力做功的平均功率D球在上升过程中克服重力做功的平均功率等于下降过程中重力做功的平均功率3一辆汽车以功率P1在平直公路上匀速行驶，若驾驶员突然减小油门，使汽车的功率减小为P2并继续行驶若整个过程中阻力恒定不变，此后汽车发动机的牵引力将A保持不变B不断减小C先减小，后保持不变D先增大，后保持不变4用起重机提升货物，货物上升过程中的VT图象如图2所示，在T3S到T5S内，重力对货物做的功为W1、绳索拉力对货物做的功为W2、货物所受合力做的功为W3，则AW10BW20DW305放在粗糙水平面上的物体受到水平拉力的作用，在06S内其速度与时间的图象和该拉力的功率与时间的图象分别如图3甲、乙所示下列说法正确的是甲乙图3图4图5图6A06S内物体的位移大小为30MB06S内拉力做的功为70JC合外力在06S内做的功与02S内做的功相等D滑动摩擦力的大小为5N6如图4所示为某中学科技小组制作的利用太阳能驱动小车的装置当太阳光照射到小车上方的光电板时，光电板中产生的电流经电动机带动小车前进若质量为M的小车在平直的水泥路上从静止开始沿直线加速行驶，经过时间T前进的距离为S，且速度达到最大值VM设这一过程中电动机的功率恒为P，小车所受阻力恒为F，那么这段时间内A小车做匀加速运动B小车受到的牵引力逐渐增大C小车受到的合外力所做的功为PTD小车受到的牵引力做的功为FSMV122M7机车从静止开始沿平直轨道做匀加速直线运动，所受的阻力始终不变，在此过程中，下列说法正确的是A机车输出功率逐渐增大B机车输出功率不变C在任意两相等的时间内，机车动能变化相等D在任意两相等的时间内，机车速度变化的大小相等8运动员跳伞将经历加速下降和减速下降两个过程，将人和伞看成一个系统，在这两个过程中，下列说法正确的是A阻力对系统始终做负功B系统受到的合外力始终向下C重力做功使系统的重力势能增加D任意相等的时间内重力做的功相等9如图5所示，在外力作用下某质点运动的VT图象为正弦曲线，从图中可以判断，以下说法错误的是A在0T2时间内，外力做正功B在T1T2时间内，外力的功率先增大后减小C在T3时刻，外力的功率最大D在T1T3时间内，外力做的总功为010如图6所示，A、B叠放着，A用绳系在固定的墙上，用力F将B拉着右移用FT、FAB和FBA分别表示绳子的拉力、A对B的摩擦力和B对A的摩擦力，则下列叙述中正确的是AF做正功，FAB做负功，FBA做正功，FT不做功BF和FBA做正功，FAB和FT做负功CF做正功，其他力都不做功DF做正功，FAB做负功，FBA和FT都不做功二、非选择题11质量M3KG的物体，受到与斜面平行向下的拉力F10N，沿固定斜面下滑距离L2M，斜面倾角30，物体与斜面间的动摩擦因数求各力对物体所做的功33以及力