【步步高】2020年高考物理大一輪 第五章 第1課時 功　功率 新人教版必修2（通用）

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1、【步步高】2020年高考物理大一輪 第五章 第1課時 功　功率 新人教版必修2 考點內(nèi)容 要求 考綱解讀 功和功率 Ⅱ 　　1.從近幾年高考來看，關(guān)于功和功率的考查，多以選擇題的形式出現(xiàn)，有時與電流及電磁感應(yīng)相結(jié)合命題． 2．功和能的關(guān)系一直是高考的“重中之重”，是高考的熱點和重點，涉及這部分內(nèi)容的考題不但題型全、分量重，而且還經(jīng)常有壓軸題，考查最多的是動能定理和機械能守恒定律，且多數(shù)題目是與牛頓運動定律、平拋運動、圓周運動以及電磁學(xué)等知識相結(jié)合的綜合性試題． 3．動能定理及能量守恒定律仍將是高考考查的重點．高考題注重與生產(chǎn)、生活、科技相結(jié)合，將對相關(guān)知識的考查放在一些與實際

2、問題相結(jié)合的情境中去，能力要求不會降低. 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 實驗：探究動能定理 實驗：驗證機械能守恒定律 第1課時　功　功率 導(dǎo)學(xué)目標(biāo) 1.掌握功正負的判斷和計算功的方法.2.理解P＝和P＝Fv的關(guān)系，并會運用這兩式計算功率.3.掌握兩種機車啟動的過程分析． 一、功 [基礎(chǔ)導(dǎo)引] 1．圖1表示物體在力F的作用下在水平面上發(fā)生了一段位移l，分別計算這三種情形下力對物體做的功．設(shè)這三種情形下力和位移的大小都相同：F＝10 N，l＝2 m．角θ的大小如圖所示． 圖1 2．用起重機把重量為2×

3、104 N的物體勻速地提高了5 m，鋼繩的拉力做了多少功？重力做了多少功？物體克服重力做了多少功？這些力所做的總功是多少？ [知識梳理] 1．功的定義：力對物體所做的功，等于力的大小、位移的大小、力與位移夾角的余弦這三者的乘積． 2．功的計算公式：W＝________. 特別提醒　只適用于恒力做功的計算． 3．力做功的兩個必要因素： 力和物體在____________發(fā)生的位移． 4．功是________，沒有方向，但有正、負之分． ：“正功”、“負功”的物理意義是什么？“正功”、“負功”中的“＋”、“－”號表示功的大小嗎？ 二、功率 [基礎(chǔ)導(dǎo)引] 1．運動員在某次體能訓(xùn)

4、練中，用100 s的時間跑上了20 m高的高樓．那么，與他登樓時的平均功率最接近的估測值是 (　　) A．10 W B．100 W C．1 kW D．10 kW 2．某型號汽車發(fā)動機的額定功率為60 kW，在水平路面上行駛時受到的阻力是1 800 N，求發(fā)動機在額定功率下汽車勻速行駛的速度？在同樣的阻力下，如果以較低的速度54 km/h行駛時，發(fā)動機輸出的實際功率是多少？ [知識梳理] 1．功率的定義：功跟完成這些功所用

5、________的比值． 2．功率的物理意義：描述做功的________． 3．功率的兩個公式 (1)P＝，P為時間t內(nèi)的____________． (2)P＝Fvcos α(α為F與v的夾角) ①v為平均速度，則P為____________． ②v為瞬時速度，則P為____________． 4．額定功率：機械____________時輸出的________功率． 5．實際功率：機械____________時輸出的功率．實際功率往往小于____________． ：對機車的功率P＝Fv，式中F為機車的牽引力，還是機車的合外力？ 考點一　功的計算 考點解讀 1．恒

6、力做功的計算公式W＝Flcos α，其中F為恒力，l是物體相對地面的位移，而不是相對于和它接觸的物體的位移． 2．變力做功的計算 (1)用動能定理W＝ΔEk計算 (2)當(dāng)變力做功的功率一定時，用功率和時間計算：W＝Pt. (3)將變力做功轉(zhuǎn)化為恒力做功． 3．總功的計算：(1)先求物體所受的合外力，再求合外力的功； (2)先求每個力做的功，再求各力做功的代數(shù)和． 典例剖析 例1　如圖2所示，質(zhì)量為m的物體靜止在傾角為θ的斜面上，物體 與斜面間的動摩擦因數(shù)為μ，現(xiàn)使斜面水平向左勻速移動距離l. 圖2 (1)摩擦力對物體做的功為(物體與斜面相對靜止) (　　)

7、 A．0 B．μmglcos θ C．－mglsin θcos θ D．mglsin θcos θ (2)斜面對物體的彈力做的功為 (　　) A．0 B．mglsin θcos2 θ C．－mglcos2 θ D．mglsin θcos θ (3)重力對物體做的功為

8、 (　　) A．0 B．mgl C．mgltan θ D．mglcos θ (4)斜面對物體做的功是多少？各力對物體所做的總功是多少？ 方法突破　求解恒力做功的流程圖 跟蹤訓(xùn)練1　如圖3所示，水平路面上有一輛質(zhì)量為M的汽車，車 廂中有一質(zhì)量為m的人正用力F向前推車廂． 圖3 (1)當(dāng)車勻速向前行駛距離L的過程中，人推車的力做了多少功？ 人對車做了多少功？車對人做了多少功？ (2)若車以加速度a向后行駛距離L的過程中，人推車的力做了多少功？人對車做了多少功？車對人做了多少功？ 考點二　

9、判斷功的正負 考點解讀 判斷正負功的方法 (1)根據(jù)力的方向和位移的方向的夾角α判斷功的正負． (2)從能量角度入手，根據(jù)功是能量轉(zhuǎn)化的量度進行判斷．若有能量轉(zhuǎn)化，則必有力對物體做功．此法既適用于恒力做功，也適用于變力做功． (3)看力F與物體運動速度方向之間的夾角α的大?。籀粒?0°，則力F不做功；若α<90°，則力F做正功；若α>90°，則力F做負功(或者說物體克服力F做功)．此法常用于判斷曲線運動中力做功的情況． 典例剖析 圖4 例2　如圖4所示，小物體位于光滑斜面上，斜面位于光滑的水平 地面上．從地面上看，在小物體沿斜面下滑過程中，斜面對物體 的作用力

10、 (　　) A．不垂直接觸面，做功為零 B．垂直接觸面，做功為零 C．垂直接觸面，做功不為零 D．不垂直接觸面，做功不為零 跟蹤訓(xùn)練2　物體在合外力作用下做直線運動的v－t圖象如圖5 所示．下列表述正確的是 (　　) A．在0～1 s內(nèi)，合外力做正功 圖5 B．在0～2 s內(nèi)，合外力總是做負功 C．在1～2 s內(nèi)，合外力不做功 D．在0～3 s內(nèi)，合外力總是做正功 考點三　功率的兩個公式P＝和P＝Fv的區(qū)別 考點解讀 1．P＝是功率的定義式，P＝Fv

11、是功率的計算式． 2．在計算中，P＝只能計算平均值，而P＝Fv能計算平均值和瞬時值． (1)若v是瞬時值，則計算出的功率是瞬時值． (2)若v是平均值，則計算出的功率是平均值． 3．應(yīng)用公式P＝Fv時需注意 (1)F與v方向在同一直線上時：P＝Fv. (2)F與v方向有一夾角α?xí)r：P＝Fvcos α. 典例剖析 圖6 例3 如圖6所示，水平傳送帶正以v＝2 m/s的速度運行，兩 端水平距離l＝8 m，把一質(zhì)量m＝2 kg的物塊輕輕放到傳送 帶的A端，物塊在傳送帶的帶動下向右運動．若物塊與傳送 帶間的動摩擦因數(shù)μ＝0.1，不計物塊的大小，g取10 m/s2，則把這

12、例4 個物塊從A端傳送到B端的過程中，摩擦力對物塊做功的平均功率是多少？1 s時， 摩擦力對物體做功的功率是多少？皮帶克服摩擦力做功的功率是多少？ 方法歸納　計算功率的基本思路： 1．首先判斷待求的功率是瞬時功率還是平均功率． 2．(1)平均功率的計算方法 ①利用＝.②利用＝Fcos α. (2)瞬時功率的計算方法 P＝Fvcos α，v是t時刻的瞬時速度． 跟蹤訓(xùn)練3　質(zhì)量為m的物體靜止在光滑水平面上，從t＝0時刻 開始受到水平力的作用．力的大小F與時間t的關(guān)系如圖7所示， 力的方向保持不變，則 (　　) 圖7

13、 A．3t0時刻的瞬時功率為 B．3t0時刻的瞬時功率為 C．在t＝0到3t0這段時間內(nèi)，水平力的平均功率為 D．在t＝0到3t0這段時間內(nèi)，水平力的平均功率為 考點四　機動車兩種啟動方式 考點解讀 對機動車等交通工具，在啟動的時候，通常有兩種啟動方式，即以恒定功率啟動和以恒定加速度啟動．現(xiàn)比較如下： 兩種方式 以恒定功率啟動 以恒定加速度啟動 P－t圖和 v－t圖 OA段 過程 分析 v↑?F＝↓?a＝↓ a＝不變?F不變P＝Fv↑直到P額＝Fv1 運動 性質(zhì) 加速度減小的加速直線運動 勻加速直線運動，維持時間t0＝ AB段 過程 分析

14、 F＝F阻?a＝0?F阻＝ v↑?F＝↓?a＝↓ 運動 性質(zhì) 以vm勻速直線運動 加速度減小的加速運動 BC段 無 F＝F阻?a＝0?以vm＝勻速運動 特別提醒　圖表中的v1為機車以恒定加速度啟動時勻加速運動的末速度，而vm為機車以額定功率運動時所能達到的最大速度． 典例剖析 圖8 例4　在檢測某種汽車性能的實驗中，質(zhì)量為3×103 kg的汽車由 靜止開始沿平直公路行駛，達到的最大速度為40 m/s，利用傳 感器測得此過程中不同時刻該汽車的牽引力F與對應(yīng)速度v， 并描繪出如圖8所示的F－圖象(圖線ABC為汽車由靜止到最 大速度的全過程，AB、BO均為直線)．假設(shè)

15、該汽車行駛中所受的阻力恒定，根據(jù)圖線ABC， 求： (1)該汽車的額定功率； (2)該汽車由靜止開始運動，經(jīng)過35 s達到最大速度40 m/s，求其在BC段的位移． 跟蹤訓(xùn)練4　質(zhì)量為m的汽車在平直路面上啟動，啟動過程的速度 —時間圖象如圖9所示．從t1時刻起汽車的功率保持不變，整個 運動過程中汽車所受阻力恒為Ff，則 (　　) A．0～t1時間內(nèi)，汽車的牽引力等于m 圖9 B．t1～t2時間內(nèi)，汽車的功率等于(m＋Ff)v1 C．汽車運動的最大速度v2＝(＋1)v1 D．t1～t2時間內(nèi)，汽車的平均速度小于 　　　　　　　　　　13

16、.求變力做功的方法 例5　某力F＝10 N作用于半徑R＝1 m的轉(zhuǎn)盤的邊緣上，力F的大小保持不變，但方向始終保持與作用點的切線方向一致，則轉(zhuǎn)動一周的過程中這個力F做的總功應(yīng)為 (　　) A．0 B．20π J C．10 J D．20 J 例6　用鐵錘將一鐵釘擊入木塊，設(shè)木塊對鐵釘?shù)淖枇εc鐵釘進入木塊內(nèi)的深度成正比．鐵錘擊打第一次后，能把鐵釘擊入木塊內(nèi)1 cm.則擊打第二次后，能擊入多少深度？(設(shè)鐵錘每次做功相等) 方法提煉　求變力功的幾種方法 1．微元法 當(dāng)物體在變力的作用下做曲線運動時，若力的方向

17、與物體運動的切線方向之間的夾角不變，且力與位移的方向同步變化時，可用微元法將曲線分成無限個小段，每一個小段可認為是恒力做功，總功即為各個小段做功的代數(shù)和． 2．平均力法 如果參與做功的變力，其方向不變，而大小隨位移線性變化，則可求出平均力等效代入公式W＝lcos α求解． 3．圖象法 如果參與做功的變力方向與位移方向始終一致而大小隨位移變化，我們可作出該力隨位移變化的圖象．那么圖線與坐標(biāo)軸所圍成的面積，即為變力做的功． 4．功率法 用W＝Pt求恒定功率下的變力(如汽車、輪船的牽引力)做功． 圖10 跟蹤訓(xùn)練5　如圖10所示，某人用大小不變的力F拉著放在光滑 水平面上的物體，開

18、始時與物體相連接的繩與水平面間的夾角是 α，當(dāng)拉力F作用一段時間后，繩與水平面間的夾角為β.已知圖 中的高度是h，求繩的拉力FT對物體所做的功．假定繩的質(zhì)量、滑輪質(zhì) 量及繩與滑輪間的摩擦不計． A組　功的判斷與計算 1．物體沿直線運動的v－t關(guān)系如圖11所示，已知在第1秒內(nèi)合外力對物體做的功為W，則 (　　) 圖11 A．從第1秒末到第3秒末合外力做功為4W B．從第3秒末到第5秒末合外力做功為－2W C．從第5秒末到第7秒末合外

19、力做功為W D．從第3秒末到第4秒末合外力做功為－0.75W 2．一人乘電梯從1樓到20樓，在此過程中經(jīng)歷了先加速、后勻速、再減速的運動過程，則電梯支持力對人做功情況是 (　　) A．加速時做正功，勻速時不做功，減速時做負功 B．加速時做正功，勻速和減速時做負功 C．加速和勻速時做正功，減速時做負功 D．始終做正功 圖12 3. 如圖12所示，木板質(zhì)量為M，長度為L，小木塊(可視為質(zhì)點) 的質(zhì)量為m，水平地面光滑．一根不計質(zhì)量的輕繩通過定滑輪 分別與木板和小木塊連接，小木塊與木板間的動

20、摩擦因數(shù)為 μ，開始時小木塊靜止在木板左端．現(xiàn)用水平向右的力將小木塊拉至木板右端， 拉力至少做功為 (　　) A. B．2μmgL C．μmgL D．μ(M＋m)gL B組　功率的計算及分析 圖13 4． 如圖13所示，汽車通過輕質(zhì)光滑的定滑輪，將一個質(zhì)量 為m的物體從井中拉出，繩與汽車連接點距滑輪頂點高 A，開始時物體靜止，滑輪兩側(cè)的繩都豎直繃緊，汽車 以v向右勻速運動，運動到

21、跟汽車連接的細繩與水平方向 的夾角為30°，則 (　　) A．從開始到繩與水平方向的夾角為30°時，拉力做功mgh B．從開始到繩與水平方向的夾角為30°時，拉力做功mgh＋mv2 C．在繩與水平方向的夾角為30°時，拉力功率為mgv D．在繩與水平方向的夾角為30°時，拉力功率小于mgv 5．汽車以額定功率在平直公路上勻速行駛，在t1時刻司機減小了油門，使汽車的功率立即減小一半，并保持該功率繼續(xù)行駛，到t2時刻汽車又開始做勻速直線運動(設(shè)整個過程中汽車所受的阻力不變)，則在t1～t2的這段時間內(nèi)

22、 (　　) A．汽車的加速度逐漸減小 B．汽車的加速度逐漸增大 C．汽車的速度逐漸減小 D．汽車的速度逐漸增大 課時規(guī)范訓(xùn)練 (限時：45分鐘) 一、選擇題 圖1 1．如圖1所示，木板OA水平放置，長為L，在A處放置一個質(zhì)量為 m的物體，現(xiàn)繞O點緩慢抬高A端，直到當(dāng)木板轉(zhuǎn)到與水平面成 α角時停止轉(zhuǎn)動(位置A′)．這時物體受到一個微小的干擾便開始 緩慢勻速下滑，物體回到O點，在整個過程中 (　　) A．支持力對物體做的總功為mgLsin α B．摩擦力對物體做的總功為零 C

23、．木板對物體做的總功為零 D．木板對物體做的總功為正功 2．豎直上拋一球，球又落回原處，已知空氣阻力的大小正比于球的速度，則下列說法中正確的是 (　　) A．球在上升過程中克服重力做的功大于下降過程中重力做的功 B．球在上升過程中克服重力做的功等于下降過程中重力做的功 C．球在上升過程中克服重力做功的平均功率大于下降過程中重力做功的平均功率 D．球在上升過程中克服重力做功的平均功率等于下降過程中重力做功的平均功率 3．一輛汽車以功率P1在平直公路上勻速行駛，

24、若駕駛員突然減小油門，使汽車的功率減小為P2并繼續(xù)行駛．若整個過程中阻力恒定不變，此后汽車發(fā)動機的牽引力將 (　　) A．保持不變 B．不斷減小 C．先減小，后保持不變 D．先增大，后保持不變 圖2 4．用起重機提升貨物，貨物上升過程中的v－t圖象如圖2所示，在t＝3 s到t＝5 s內(nèi)，重力對貨物做的功為W1、繩索拉力對貨物做的功為W2、貨物所受合力做的功為W3，則 (　　) A．W1>0 B．W2<0 C．W2>0 D．W3

25、<0 5．放在粗糙水平面上的物體受到水平拉力的作用，在0～6 s內(nèi)其速度與時間的圖象和該拉力的功率與時間的圖象分別如圖3甲、乙所示．下列說法正確的是 (　　) 甲　　　　　　　　乙 圖3 A．0～6 s內(nèi)物體的位移大小為30 m B．0～6 s內(nèi)拉力做的功為70 J C．合外力在0～6 s內(nèi)做的功與0～2 s內(nèi)做的功相等 D．滑動摩擦力的大小為5 N 圖4 6．如圖4所示為某中學(xué)科技小組制作的利用太陽能驅(qū)動小車的裝 置．當(dāng)太陽光照射到小車上方的光電板時，光電板中產(chǎn)生的電 流經(jīng)電動機帶動小車前進．若質(zhì)量為m的小車在平直的水泥路 上從靜止開始沿直線

26、加速行駛，經(jīng)過時間t前進的距離為s，且 速度達到最大值vm.設(shè)這一過程中電動機的功率恒為P，小車所 受阻力恒為F，那么這段時間內(nèi) (　　) A．小車做勻加速運動 B．小車受到的牽引力逐漸增大 C．小車受到的合外力所做的功為Pt D．小車受到的牽引力做的功為Fs＋mv 7．機車從靜止開始沿平直軌道做勻加速直線運動，所受的阻力始終不變，在此過程中，下列說法正確的是 (　　) A．機車輸出功率逐漸增大 B．機車輸出功率不變 C．在任意兩

27、相等的時間內(nèi)，機車動能變化相等 D．在任意兩相等的時間內(nèi)，機車速度變化的大小相等 8．運動員跳傘將經(jīng)歷加速下降和減速下降兩個過程，將人和傘看成一個系統(tǒng)，在這兩個過程中，下列說法正確的是 (　　) A．阻力對系統(tǒng)始終做負功 B．系統(tǒng)受到的合外力始終向下 C．重力做功使系統(tǒng)的重力勢能增加 D．任意相等的時間內(nèi)重力做的功相等 9.如圖5所示，在外力作用下某質(zhì)點運動的v－t圖象為正弦曲線，從圖中可以判斷，以下說法錯誤的是 (　　) A．在0～t2時間內(nèi)，外力做正功 B．在t1～t2時

28、間內(nèi)，外力的功率先增大后減小 圖5 C．在t3時刻，外力的功率最大 D．在t1～t3時間內(nèi)，外力做的總功為0 圖6 10.如圖6所示，A、B疊放著，A用繩系在固定的墻上，用力F將B 拉著右移．用FT、FAB和FBA分別表示繩子的拉力、A對B的摩 擦力和B對A的摩擦力，則下列敘述中正確的是 (　　) A．F做正功，F(xiàn)AB做負功，F(xiàn)BA做正功，F(xiàn)T不做功 B．F和FBA做正功，F(xiàn)AB和FT做負功 C．F做正功，其他力都不做功 D．F做正功，F(xiàn)AB做負功，F(xiàn)BA和FT都不做功 二、非選擇題 11．質(zhì)量m＝3 kg的物體，受到與斜面平行向下的拉力F＝10 N，沿

29、固定斜面下滑距離l＝2 m，斜面傾角θ＝30°，物體與斜面間的動摩擦因數(shù)μ＝.求各力對物體所做的功以及力對物體所做的總功．(g取10 m/s2) 12．1.3 L夏利N3轎車發(fā)動機的最大功率為63 kW，汽車滿載質(zhì)量為1 225 kg，最高車速是165 km/h，汽車在平直路面上行駛．(g取10 m/s2)問： (1)汽車所受阻力與車重的比值是多少？ (2)若汽車從靜止開始，以1.0 m/s2的加速度做勻加速運動，則這一過程能維持多長時間？ 復(fù)習(xí)講義 基礎(chǔ)再現(xiàn) 一、 基礎(chǔ)導(dǎo)引　1.10 J?。?0 J　10 J 2．1×105 J?。?×105 J　1×105 J　0 知識梳

30、理　2.Flcos α　3.力的方向上 4．標(biāo)量 思考：正功表示物體所受力使物體獲得能量，是動力；負功表示物體所受力使物體失去能量，是阻力．“＋”、“－”正負號只表示物理意義，不表示大?。? 二、 基礎(chǔ)導(dǎo)引　1.B 2．120 km/h　27 kW 知識梳理　1.時間　2.快慢　3.(1)平均功率　(2)①平均功率?、谒矔r功率　4.正常工作　最大　5.實際工作　額定功率 思考：F為機車的牽引力，因為P為機車牽引力的功率，而不是合外力的功率． 課堂探究 例1　(1)C　(2)D　(3)A　(4)0　0 跟蹤訓(xùn)練1　見解析 解析　(1)人推車的力做功為WF＝FL；人對車的

31、作用力和車對 人的作用力均為零，所以人對車做功和車對人做功均為零； (2)人推車的力做功為WF＝－FL；車對人的力為ma，方向向右， 人對車的力為ma，方向向左，所以車對人做功為W1＝maL，人對車做功為W2＝－maL. 例2　C　 跟蹤訓(xùn)練2　A 例3　0.8 W　2 W　4 W 跟蹤訓(xùn)練3　BD 例4　(1)8×104 W　(2)75 m 跟蹤訓(xùn)練4　BC 例5　B　 例6　0.41 cm 跟蹤訓(xùn)練5　Fh(1/sin α－1/sin β) 分組訓(xùn)練 1．CD　 2．D　3.C　4.B 5．AC　 課時規(guī)范訓(xùn)練 1．AD 2．BC　 3．D　 4．CD　 5．ABC　 6．D　 7．AD　 8．A　 9．AC　 10．D　 11．WG＝30 J　WF＝20 J　WN＝0　Wf＝－30 J　W總＝20 J 12．(1)0.11　(2)24.3 s