2026年高考总复习优化设计一轮复习物理（人教版）-第1讲　功　功率

第1讲

功

功率第五章高中总复习优化设计GAOZHONGZONGFUXIYOUHUASHEJI2026课标要求1.理解功和功率。了解生产生活中常见机械的功率大小及其意义。2.理解动能和动能定理。能用动能定理解释生产生活中的现象。3.理解重力势能,知道重力势能的变化与重力做功的关系。定性了解弹性势能。4.通过实验,验证机械能守恒定律。理解机械能守恒定律,体会守恒观念对认识物理规律的重要性。能用机械能守恒定律分析生产生活中的有关问题。备考指导1.本章命题主要考查日常生产生活中的物理情景,考查对象可以是一个物体,也可以是多个物体,解题方法多样,学科核心素养主要考查运动观念、能量观念、模型建构、科学推理以及严谨认真的科学态度。2.高考备考中首先要重视物理观念的形成,如动能、势能、机械能等;其次还要注意物理模型的建构,如物体上抛下落、车辆启动、各种轨道、弹簧、传送带等;第三,要注意物理思想的把握,如转换与守恒等。3.加强对能量规律的探究,培养实验探究能力,形成学科素养。4.注意利用生产生活中与功、能量关系紧密联系的实践活动,加强对能量规律的应用与探究,加强典型学科方法的掌握,如模型法、比较法、极限法、图像法、函数法等。内容索引0102第一环节必备知识落实第二环节关键能力形成03第三环节核心素养提升第一环节必备知识落实知识点一功1.定义一个物体受到力的作用,如果在力的方向上发生了一段位移,就说这个力对物体做了功。2.做功的两个要素(1)作用在物体上的力;(2)物体在力的方向上发生的位移。3.公式W=Flcosα

(1)α是力与位移方向之间的夹角,l为物体对地的位移。(2)该公式只适用于恒力做功。4.功的正负(1)当0°≤α<90°时,W>0,力对物体做正功。(2)当90°<α≤180°时,W<0,力对物体做负功,或者说物体克服这个力做了功。(3)当α=90°时,W=0,力对物体不做功。追本溯源一阵风水平吹过,将熟透的苹果从2

m高的枝头吹落。若苹果重2

N,风力恒为3

N,下落的水平位移为1

m。(1)苹果下落过程中,重力和风力各做多少功?(2)重力和风力对苹果做的总功能不能用平行四边形定则来求?若不能,应该怎么求?所做总功为多少?总结出两个力的总功的求法。提示

(1)重力做的功为4

J,风力做的功为3

J。(2)不能。分别求每个力所做的功,再求它们的代数和。重力和风力做功的代数和为7

J。知识点二功率1.定义功与完成这些功所用时间的比值。2.物理意义描述力对物体做功的快慢。3.公式(1),P为时间t内的平均功率。(2)P=Fvcosα(α为F与v的夹角)。

①v为平均速度,则P为平均功率。②v为瞬时速度,则P为瞬时功率。4.发动机功率机车发动机的功率P=Fv,F为牵引力,并非机车所受的合力。【知识巩固】

1.思考判断(1)功是标量,功的正负表示大小。()(2)一个力对物体做了负功,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不做功。()(4)作用力做正功时,反作用力一定做负功。()(5)力对物体做功的正负是由力与位移间的夹角大小决定的。()(6)汽车上坡时换成低挡位,其目的是减小速度得到较大的牵引力。()×√××√√2.(2024·江西卷)“飞流直下三千尺,疑是银河落九天。”这是李白对庐山瀑布的浪漫主义描写。设瀑布的水流量约为10m3/s,水位落差均为150m。若利用瀑布水位落差发电,发电效率为70%,则发电功率大致为(

)A.109WB.107WC.105WD.103WB

3.在水平地面上方某处,把质量相同的P、Q两小球以相同速率沿竖直方向抛出,P向上,Q向下,不计空气阻力,两球从抛出到落地的过程中()A.P球重力做功较多B.两球重力的平均功率相等C.落地前瞬间,P球重力的瞬时功率较大D.落地前瞬间,两球重力的瞬时功率相等D第二环节关键能力形成能力形成点1功的分析与计算(师生共研)整合构建1.判断力是否做功及做正、负功的方法(1)看力F的方向与位移l的方向间的夹角α——常用于恒力做功的情形。(2)看力F的方向与速度v的方向间的夹角θ——常用于曲线运动的情形。(3)根据动能的变化:动能定理描述了合外力做功与动能变化的关系,即W合=ΔEk,当动能增加时合外力做正功,当动能减少时合外力做负功。2.恒力做功的计算方法直接用W=Flcosα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lcosα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。考向1功的正负的判断【典例1】

(多选)如图所示,人站在自动扶梯上不动,随扶梯向上匀速运动,下列说法正确的是()

A.重力对人做负功

B.摩擦力对人做正功C.支持力对人做正功 D.合力对人做功为零ACD解析:人随自动扶梯向上匀速运动时只受重力和竖直向上的支持力,所以重力做负功,支持力做正功,合力为零,所以合力做功为零,A、C、D正确。【典例2】

(多选)如图所示,轻绳一端受到大小为F的水平恒力作用,另一端通过定滑轮与质量为m、可视为质点的小物块相连。开始时绳与水平方向的夹角为θ。当小物块从水平面上的A点被拖动到水平面上的B点时,位移为l,随后从B点沿斜面被拖动到定滑轮O处,BO间距离也为l。小物块与水平面及斜面间的动摩擦因数均为μ,若小物块从A点运动到O点的过程中,F对小物块做的功为WF,小物块在BO段运动过程中克服摩擦力做的功为Wf,则以下结果正确的是()A.WF=Fl(cosθ+1)

B.WF=2FlcosθC.Wf=μmglcos2θ

D.Wf=Fl-mglsin2θ思维点拨F做的功应该是F乘以在F方向的位移,这个位移是力F作用点的位移。BC解析:小物块从A点运动到O点,拉力F的作用点移动的距离为AO的长度,即拉力F的位移为x=2lcos

θ,所以拉力F做的功WF=Fx=2Flcos

θ,A错误,B正确。由几何关系知斜面的倾角为2θ,所以小物块在BO段受到的摩擦力Ff=μmgcos

2θ,则Wf=Ffl=μmglcos

2θ,C正确,D错误。方法总结使用公式W=Flcos

α应注意的几个问题(1)位移l。①“l”应取作用点的位移,如典例2中力F的作用点从A点移到O点,所以位移的大小是AO的长度;②“l”的取值一般以地面为参考系。(2)力F。①力的独立性原理,即求某个力做的功仅与该力及物体沿该力方向的位移有关,而与其他力是否存在、是否做功无关。②力只能是恒力。此公式只能求恒力做功。(3)α是l与F之间的夹角。训练突破1.(2020·湖北武汉调研)一滑块在水平地面上沿直线滑行,t=0时其速度为1m/s,从此刻开始在滑块运动方向上再施加一水平作用力F,力F、滑块的速率v随时间变化的规律分别如图甲和乙所示。设在第1s内、第2s内、第3s内力F对滑块做的功分别为W1、W2、W3,则以下关系正确的是()

A.W1=W2=W3 B.W1<W2<W3C.W1<W3<W2 D.W1=W2<W3B能力形成点2变力做功的求解方法(师生共研)整合构建

【典例3】

(多选)如图所示,n个完全相同,边长足够小且互不粘连的小方块依次排列,总长度为l,总质量为m,它们一起以速度v在光滑水平面上滑动,某时刻开始滑上粗糙水平面。小方块与粗糙水平面之间的动摩擦因数为μ,若小方块恰能完全进入粗糙水平面,则摩擦力对所有小方块所做功的数值为()思维点拨(1)所有小方块恰能完全进入粗糙水平面,说明小方块末速度为零,对吗?(2)所有小方块受到的摩擦力为变力,与位移有什么关系?AC训练突破2.如图所示,质量均为m的木块A和B,用一个劲度系数为k的竖直轻质弹簧连接,最初系统静止,重力加速度为g,现在用力F向上缓慢拉A直到B刚好要离开地面,则这一过程中力F做的功至少为()B能力形成点3功率的理解与计算(自主悟透)整合构建1.平均功率的计算方法2.瞬时功率的计算方法(1)利用公式P=Fvcosα,其中v为t时刻的瞬时速度。(2)利用公式P=FvF,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=Fvv,其中Fv为物体受到的外力F在速度v方向上的分力。训练突破3.具有登高平台的消防车如右图所示,具有一定质量的伸缩臂能够在5min内使承载4人的登高平台(人连同平台的总质量为400kg)上升60m到达灭火位置。此后,在登高平台上的消防员用水炮灭火,已知水炮的出水量为3m3/min,水离开炮口时的速率为20m/s,g取10m/s2,则用于()A.水炮工作的发动机输出功率约为1×104WB.水炮工作的发动机输出功率约为4×104WC.水炮工作的发动机输出功率约为2.4×106WD.伸缩臂抬升登高平台的发动机输出功率约为800WB第三环节

核心素养提升机车启动问题模型分析模型构建一、以恒定功率启动1.动态过程2.这一过程的速度—时间图像如图所示

二、以恒定加速度启动动态过程典例示范某型号汽车的速度从0加速到100km/h用时仅为3.9s,同时这款车还配备了智能集成制动系统,从车速为100km/h到刹停,仅用32.8m。已知该车的额定功率为200kW,质量为2t,假设该车在水平路面上行驶时受到阻力为车重的

,g取10m/s2。(1)求汽车在路面上能达到的最大速度。(2)若汽车从静止开始保持2m/s2的加速度做匀加速直线运动,这一过程能持续多长时间。(3)若汽车从静止开始以额定功率启动,行驶了200m达到最大速度,求汽车从静止到获得最大行驶速度所用的时间。答案:(1)50m/s

(2)12.5s

(3)16.5s归纳总结解决机车启动问题时的四点注意(1)首先弄清是匀加速启动还是恒定功率启动。(2)若是匀加速启动过程,机车功率是不断改变的,但该过程中的最大功率是额定功率,匀加速直线运动阶段的最大速度小于机车所能达到的最大速度,达到额定功率后做加速度减小的加速运动。(3)若是以额定功率启动的过程,机车做加速度减小的加速运动,匀变速直线运动的规律不能用,速度最大值等于

,牵引力是变力,牵引力做的功可用W=Pt计算,但不能用W=Flcos

θ计算。(4)无论哪种启动方式,最后达到最大速