2019年高考物理大一轮复习-第05章-机械能-第1讲-功-功率-新人教版.ppt

机械能机械能第第 五五 章章考试内容考试内容要要求求高考命题统计高考命题统计命题规律命题规律201520162017卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷功和功率功和功率T176分分T146分分机机械械能能守守恒恒定定律律是是力力学学基基本本规规律律之之一一，利利用用功功能能的的关关系系、机机械械能能守守恒恒定定律律解解决决单单个个或或多多个个物物体体的的运运动动问问题题是是高高考考的热点的热点动能和动能动能和动能定理定理重力做功与重力做功与重力势能重力势能考试内容考试内容要要求求高考命题统计高考命题统计命题规律命题规律201520162017卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷功能关系、功能关系、机械能守恒机械能守恒定律及应用定律及应用T216分分T25、20分分T21、6分分T25、20分分T2412分分T17、6分分T16、6分分应应用用机机械械能能守守恒恒定定律律研研究究单单个个物物体体的的运运动动，往往往往与与圆圆周周运运动动相相结结合合，涉涉及及牛牛顿顿运运动动定定律律的的应应用用应应用用机机械械能能守守恒恒定定律律研研究究多多物物体体组组成成的的系系统统的的运运动动，有有时时涉涉及及动动能能定定理理和和动动量量定定理理的的应应用用.实验：探究实验：探究动能定理动能定理实验：验证实验：验证机械能守恒机械能守恒定律定律0202核心考点探究突破0303模拟演练稳基提能栏目导航0101基础再现双击落实0404课后回顾高效练习0101基础再现双击落实1.定定义义：一一个个物物体体受受到到力力的的作作用用，如如果果在在_上上发发生生了了一一段段位位移移，就就说这个力对物体做了功说这个力对物体做了功2必要因素：必要因素：力和物体在力和物体在_上发生的位移上发生的位移3物理意义：物理意义：功是能量转化的功是能量转化的_力的方向力的方向一一 功功 力的方向力的方向量度量度Flcos 正功正功负功负功克服克服不做功不做功6(1)把把一一小小球球以以一一定定的的初初速速度度竖竖直直向向上上抛抛出出小小球球上上升升的的最最大大高高度度为为H，空空气气阻阻力力的的大大小小恒恒为为f，求求从从抛抛出出到到落落回回抛抛出出点点整整个个过过程程中中，空空气气阻阻力力对对小小球球做做的的功功甲甲同同学学认认为为“从从抛抛出出到到落落回回原原点点，位位移移为为0，故故空空气气阻阻力力做做功功为为0”，乙乙同同学学认认为为“上上升升和和下下降降过过程程中中空空气气阻阻力力做做功功均均为为fH，故故整整个个过过程程中中，空空气气阻阻力力做做的的功功为为2fH.”你你认为哪位同学的结果是正确的？为什么？认为哪位同学的结果是正确的？为什么？提提示示：乙乙同同学学是是正正确确的的因因整整个个过过程程空空气气阻阻力力不不是是恒恒力力，不不能能用用功功的的公公式式直直接接求解所以甲的认识是错误的求解所以甲的认识是错误的(2)举举例例说说明明：一一对对作作用用力力和和反反作作用用力力都都做做正正功功、都都做做负负功功？一一个个做做正正功功，一一个个做负功？做负功？提提示示：两两带带同同种种电电荷荷的的小小球球相相互互靠靠近近或或远远离离；两两带带异异种种电电荷荷的的小小球球沿沿同同一一方方向向运动运动.二二 功率功率 时间时间快慢快慢平均功率平均功率平均平均瞬时瞬时4机车的两种启动过程分析机车的两种启动过程分析(1)机机车车以以恒恒定定功功率率启启动动时时，其其速速度度v、牵牵引引力力F、加加速速度度a如如何何变变化化？试试定定性性画画出这一过程的出这一过程的vt图象图象提示：提示：(2)机机车车以以恒恒定定加加速速度度启启动动时时，其其速速度度v、功功率率P、加加速速度度a如如何何变变化化？匀匀加加速速直直线运动过程何时结束？试定性画出这一过程的线运动过程何时结束？试定性画出这一过程的vt图象图象提示：提示：1判断正误判断正误(1)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()(2)作用力做正功时，反作用力一定做负功作用力做正功时，反作用力一定做负功()(3)力对物体做功的正负是由力和位移间的夹角大小决定的力对物体做功的正负是由力和位移间的夹角大小决定的()(4)由由PFv可可知知，发发动动机机功功率率一一定定时时，机机车车的的牵牵引引力力与与运运行行速速度度的的大大小小成成反反比比()(5)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()答案：答案：(1)(2)(3)(4)(5)2(粤粤教教版版必必修修2P67第第5题题)用用起起重重机机将将质质量量为为m的的物物体体匀匀速速吊吊起起一一段段距距离离，那那么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？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，合力做正功重力不做功，拉力做正功，合力做正功答案：答案：C3(粤粤教教版版必必修修2P77第第2题题)(多多选选)一一个个物物体体在在水水平平方方向向的的两两个个恒恒力力作作用用下下沿沿水水平平方向做匀速直线运动，若撤去其中的一个力，则方向做匀速直线运动，若撤去其中的一个力，则()A物体的动能可能减少物体的动能可能减少B物体的动能可能不变物体的动能可能不变C物体的动能可能增加物体的动能可能增加D余下的力一定对物体做功余下的力一定对物体做功答案：答案：ACD答案：答案：BD5(人人教教版版必必修修2P59第第1题题改改编编)如如图图所所示示，两两个个物物体体与与水水平平地地面面间间的的动动摩摩擦擦因因数数相相等等，它它们们的的质质量量也也相相等等在在甲甲图图中中用用力力F1拉拉物物体体，在在乙乙图图中中用用力力F2推推物物体体，夹夹角角均均为为，两两个个物物体体都都做做匀匀速速直直线线运运动动，通通过过相相同同的的位位移移设设F1和和F2对对物物体体所所做做的的功功分别为分别为W1和和W2，物体克服摩擦力做的功分别为，物体克服摩擦力做的功分别为W3和和W4，下列判断正确的是，下列判断正确的是()AF1F2BW1W2CW3W4 DW1W3W2W4答案：答案：D1功的正负的判断方法功的正负的判断方法(1)恒力做功的判断：依据力与位移方向的夹角来判断恒力做功的判断：依据力与位移方向的夹角来判断(2)曲曲线线运运动动中中做做功功的的判判断断：依依据据F与与v的的方方向向夹夹角角来来判判断断，090时时，力力对对物体做正功；物体做正功；90180时，力对物体做负功；时，力对物体做负功；90时，力对物体不做功时，力对物体不做功(3)依依据据能能量量变变化化来来判判断断：功功是是能能量量转转化化的的量量度度，若若有有能能量量转转化化，则则必必有有力力对对物物体做功此法常用于判断两个相联系的物体之间的相互作用力做功的判断体做功此法常用于判断两个相联系的物体之间的相互作用力做功的判断0202核心考点探究突破考点一考点一 功的正负判断与计算功的正负判断与计算 2恒力做功的计算方法恒力做功的计算方法3合力做功的计算方法合力做功的计算方法方法一：先求合力方法一：先求合力F合合，再用，再用W合合F合合lcos 求功求功方方法法二二：先先求求各各个个力力做做的的功功W1、W2、W3、，再再应应用用W合合W1W2W3求合力做的功求合力做的功1(2017课课标标)如如图图，一一光光滑滑大大圆圆环环固固定定在在桌桌面面上上，环环面面位位于于竖竖直直平平面面内内，在在大大圆圆环环上上套套着着一一个个小小环环小小环环由由大大圆圆环环的的最最高高点点从从静静止止开开始始下下滑滑，在在小小环环下下滑滑的的过程中，大圆环对它的作用力过程中，大圆环对它的作用力()A一直不做功一直不做功B一直做正功一直做正功C始终指向大圆环圆心始终指向大圆环圆心D始终背离大圆环圆心始终背离大圆环圆心A解解析析：小小环环在在固固定定的的光光滑滑大大圆圆环环上上滑滑动动，做做圆圆周周运运动动，其其速速度度沿沿大大圆圆环环切切线线方方向向，大大圆圆环环对对小小环环的的弹弹力力(即即作作用用力力)垂垂直直于于切切线线方方向向，与与速速度度垂垂直直，故故大大圆圆环环对对小小环环的的作作用用力力不不做做功功，选选项项A正正确确、B错错误误开开始始时时大大圆圆环环对对小小环环的的作作用用力力背背离离圆圆心心，到到达达圆圆心心等等高高点点时时弹弹力力提提供供向向心心力力，故故大大圆圆环环对对小小环环的的作作用用力力指指向向圆圆心心，选选项项C、D错误错误2如如图图所所示示，质质量量为为m的的物物体体置置于于倾倾角角为为的的斜斜面面上上，物物体体与与斜斜面面间间的的动动摩摩擦擦因因数数为为，在在外外力力作作用用下下，斜斜面面以以加加速速度度a沿沿水水平平方方向向向向左左做做匀匀加加速速运运动动，运运动动中中物物体体m与与斜斜面面体体相相对对静静止止则则关关于于斜斜面面对对m的的支支持持力力和和摩摩擦擦力力的的做做功功情情况况，下下列列说说法法中错误的是中错误的是()A支持力一定做正功支持力一定做正功B摩擦力一定做正功摩擦力一定做正功C摩擦力可能不做功摩擦力可能不做功D摩擦力可能做负功摩擦力可能做负功B 解解析析：由由功功的的计计算算公公式式WFScos 可可知知，支支持持力力方方向向垂垂直直斜斜面面向向上上，与与位位移移的的方向夹角小于方向夹角小于90，支持力一定做正功；，支持力一定做正功；而摩擦力是否存在需要讨论：而摩擦力是否存在需要讨论：当当加加速速度度较较小小时时，摩摩擦擦力力Ff沿沿斜斜面面向向上上，即即agtan，摩摩擦擦力力沿沿斜斜面面向向上上，做做负功；负功；当当加加速速度度较较大大时时，摩摩擦擦力力Ff沿沿斜斜面面向向下下，即即agtan，摩摩擦擦力力沿沿斜斜面面向向下下，做做正功；正功；当当agtan 时，摩擦力不存在，不做功，综上所述，时，摩擦力不存在，不做功，综上所述，B是错误的是错误的.考点二考点二 变力做功的几种计算方法变力做功的几种计算方法 1.利用微元法求变力做功利用微元法求变力做功将将物物体体的的位位移移分分割割成成许许多多小小段段，因因小小段段很很小小，每每一一小小段段上上作作用用在在物物体体上上的的力力可可以以视视为为恒恒力力，这这样样就就将将变变力力做做功功转转化化为为在在无无数数多多个个位位移移上上的的恒恒力力所所做做功功的的代代数数和和此法常用于求解大小不变、方向改变的变力做功问题此法常用于求解大小不变、方向改变的变力做功问题D 2化变力为恒力求变力做功化变力为恒力求变力做功有有些些变变力力做做功功问问题题通通过过转转换换研研究究对对象象，可可转转化化为为恒恒力力做做功功，用用WFlcos 求求解解此法常用于轻绳通过定滑轮拉物体做功的问题中此法常用于轻绳通过定滑轮拉物体做功的问题中如如图图所所示示，固固定定的的光光滑滑竖竖直直杆杆上上套套着着一一个个滑滑块块，用用轻轻绳绳系系着着滑滑块块绕绕过过光光滑滑的的定定滑滑轮轮，以以大大小小恒恒定定的的拉拉力力F拉拉绳绳，使使滑滑块块从从A点点起起由由静静止止开开始始上上升升若若从从A点点上上升升至至B点点和和从从B点点上上升升到到C点点的的过过程程中中拉拉力力F做做的的功功分分别别为为W1和和W2，滑滑块块经经B、C两两点的动能分别为点的动能分别为EkB和和EkC，图中，图中ABBC，则，则()AW1W2BW1W2CW1W2D无法确定无法确定W1和和W2的大小关系的大小关系A解解析析：轻轻绳绳对对滑滑块块做做的的功功为为变变力力做做功功，可可以以通通过过转转换换研研究究对对象象，将将变变力力做做功功转转化化为为恒恒力力做做功功；因因轻轻绳绳对对滑滑块块做做的的功功等等于于拉拉力力F对对轻轻绳绳做做的的功功，而而拉拉力力F为为恒恒力力，WFl，l为为轻轻绳绳拉拉滑滑块块过过程程中中力力F的的作作用用点点移移动动的的位位移移，大大小小等等于于定定滑滑轮轮左左侧侧绳绳长长的缩短量，由题图可知，的缩短量，由题图可知，lABlBC，故，故W1W2，A正确正确B ABD 4如如图图所所示示，质质量量为为m的的小小球球用用长长为为l的的细细线线悬悬挂挂而而静静止止在在竖竖直直位位置置，现现用用水水平平拉拉力力F将将小小球球缓缓慢慢拉拉至至如如图图所所示示位位置置，细细线线与与竖竖直直方方向向成成角角，此此后后撤撤去去拉拉力力F，小球再次到达竖直位置，下列说法正确的是小球再次到达竖直位置，下列说法正确的是()A整个过程中，拉力整个过程中，拉力F做功为做功为Flsin B上升过程中，重力做功为上升过程中，重力做功为mgl(1cos)C整个过程中，细绳拉力做功为整个过程中，细绳拉力做功为mgl(1cos)D下摆过程中，小球速度逐渐增大，细绳拉力做功逐渐增大下摆过程中，小球速度逐渐增大，细绳拉力做功逐渐增大B解解析析：当当F缓缓慢慢地地将将小小球球拉拉离离到到与与竖竖直直方方向向成成角角的的位位置置过过程程中中，小小球球的的速速率率不不变变，动动能能不不变变，由由动动能能定定理理可可得得：WF1mgh0，而而高高度度变变化化为为：hL(1cos)，所所以以WF1mgL(1cos)，故故选选项项A错错误误，选选项项B正正确确；整整个个运运动动过过程程中中由由于于绳绳的的拉拉力始终与速度方向垂直，故绳的拉力不做功，故选项力始终与速度方向垂直，故绳的拉力不做功，故选项C、D错误错误.考点四考点四 功率的理解和计算功率的理解和计算 A 求求功功率率时时，必必须须明明确确是是求求哪哪一一个个力力的的功功率率，且且该该力力必必须须为为恒恒力力，同同时时要要分分清清是是何何种种类类型型的的功功率率平平均均功功率率对对应应的的是是一一段段时时间间或或一一个个过过程程，求求平平均均功功率率必必须须明明确确是是做做功功的的物物体体在在哪哪一一段段时时间间内内或或哪哪个个过过程程中中的的平平均均功功率率；瞬瞬时时功功率率对对应应的的是是某某一一时时刻刻或或某某一一位位置置，求求瞬瞬时时功功率率必必须须明明确确是是做做功功的的物物体体在在哪哪个个时时刻刻或或哪哪个个位位置置的的瞬瞬时时功功率率，然后正确选择公式求解然后正确选择公式求解(2018昆昆明明七七校校联联考考)(多多选选)物物体体受受到到水水平平推推力力F的的作作用用在在粗粗糙糙水水平平面面上上做做直直线线运运动动。通通过过力力和和速速度度传传感感器器监监测测到到推推力力F、物物体体速速度度v随随时时间间t变变化化的的规规律律分分别别如如图图甲甲、乙乙所所示示。取取g10 m/s2，则则下下列列说说法法正正确确的的是是()A物体的质量物体的质量m0.5 kgB物体与水平面间的动摩擦因数物体与水平面间的动摩擦因数0.40C第第2 s内物体克服摩擦力做的功内物体克服摩擦力做的功W2.0 JD前前2 s内推力内推力F做功的平均功率做功的平均功率3WABC C 6(2018山山东东质质检检)如如图图所所示示，质质量量m2 kg的的小小物物体体放放在在长长直直的的水水平平地地面面上上，用用水水平平细细线线绕绕在在半半径径R0.5 m的的薄薄圆圆筒筒上上t0时时刻刻，圆圆筒筒由由静静止止开开始始绕绕竖竖直直的的中中心心轴轴转转动动，其其角角速速度度随随时时间间的的变变化化规规律律如如图图乙乙所所示示，小小物物体体和和地地面面间间的的动动摩摩擦擦因因数数0.1，重力加速度，重力加速度g取取10 m/s2，则，则()A小物体的速度随时间的变化关系满足小物体的速度随时间的变化关系满足v4tB细线的拉力大小为细线的拉力大小为2NC细线拉力的瞬时功率满足细线拉力的瞬时功率满足P4tD在在04 s内，细线拉力做的功为内，细线拉力做的功为12 JD 1.机车的两种启动模型机车的两种启动模型考点四考点四 机车的两种启动模型机车的两种启动模型 2.机车启动问题常用的三个公式机车启动问题常用的三个公式(1)牛顿第二定律：牛顿第二定律：FFfma(2)功率公式：功率公式：PFv(3)速度公式：速度公式：vat说明：说明：F为牵引力，为牵引力，Ff为机车所受恒定阻力为机车所受恒定阻力CD CD 7(2018乌乌鲁鲁木木齐齐诊诊断断)动动车车组组是是由由几几节节自自带带动动力力的的车车厢厢加加几几节节不不带带动动力力的的车车厢厢组组成成的的，带带动动力力的的车车厢厢叫叫动动车车，不不带带动动力力的的车车厢厢叫叫拖拖车车。每每节节动动车车与与拖拖车车质质量量都都相相等等，每每节节动动车车的的额额定定功功率率都都相相等等动动车车组组运运行行过过程程中中总总阻阻力力来来自自两两部部分分：一一部部分分是是车车轮轮与与铁铁轨轨之之间间摩摩擦擦产产生生的的机机械械阻阻力力，阻阻力力大大小小与与动动车车组组的的质质量量成成正正比比；另另一一部部分分来来自自于于空空气气阻阻力力，阻阻力力大大小小与与动动车车组组速速度度的的平平方方成成正正比比一一列列12节节车车厢厢的的动动车车组组，有有3节节动动车车时时最最大大速速度度为为160 km/h，此此时时空空气气阻阻力力是是总总阻阻力力的的0.5倍倍若若要要使使12节节车车厢的动车组的最大速度达到厢的动车组的最大速度达到240 km/h，则动车的节数至少为，则动车的节数至少为()A7节节B8节节C9节节D10节节B 解析：解析：设空气阻力为设空气阻力为F1kv2，车轮与铁轨间的摩擦阻力为，车轮与铁轨间的摩擦阻力为Ff由题意可知由题意可知F10.5(F1Ff)，得，得FfF1kv23P(Ffkv)v1nP(Ffkv)v2解得解得n7.3.n取整数取整数8，选项，选项B正确正确 8(多多选选)质质量量为为2103 kg、发发动动机机额额定定功功率率为为80 kW的的汽汽车车在在平平直直公公路路上上行行驶驶；若汽车所受阻力大小恒为若汽车所受阻力大小恒为4103 N，则下列判断中正确的有，则下列判断中正确的有()A汽车的最大速度是汽车的最大速度是20 m/sB汽车以加速度汽车以加速度2 m/s2匀加速启动，启动后第匀加速启动，启动后第2 s末发动机实际功率是末发动机实际功率是32 kWC汽汽车车以以加加速速度度2 m/s2做做初初速速度度为为0的的匀匀加加速速运运动动中中，达达到到最最大大速速度度时时摩摩擦擦力力做功为做功为4105 JD若汽车保持额定功率启动，则当汽车速度为若汽车保持额定功率启动，则当汽车速度为5 m/s时，其加速度为时，其加速度为6 m/s2ABD