2021高考物理一輪復(fù)習(xí)第五章機(jī)械能第1講功功率學(xué)案新人教版

1、第五章機(jī) 械 能考試說明課程標(biāo)準(zhǔn)命題熱點(diǎn)1.理解功和功率。了解生產(chǎn)生活中常見機(jī)械的功率大小及其意義。2理解動(dòng)能和動(dòng)能定理。能用動(dòng)能定理解釋生產(chǎn)生活中的現(xiàn)象。3理解重力勢能，知道重力勢能的變化與重力做功的關(guān)系。定性了解彈性勢能。4通過實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。理解機(jī)械能守恒定律，體會(huì)守恒觀念對(duì)認(rèn)識(shí)物理規(guī)律的重要性。能用機(jī)械能守恒定律分析生產(chǎn)生活中的有關(guān)問題。5了解自然界中存在多種形式的能量。知道不同形式的能量可互相轉(zhuǎn)化，在轉(zhuǎn)化過程中能量總量保持不變，能量轉(zhuǎn)化是有方向性的。6知道利用能量是人類生存和社會(huì)發(fā)展的必要條件之一。7知道合理使用能源的重要性，具有可持續(xù)發(fā)展觀念，養(yǎng)成節(jié)能的習(xí)慣。(1)做功和

2、功率問題。(2)動(dòng)能定理的應(yīng)用。(3)機(jī)械能守恒的條件。(4)機(jī)械能守恒定律與平拋運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)的綜合。(5)功能關(guān)系與能量守恒。第1講功功率zhi shi shu li zi ce gong gu知識(shí)梳理自測鞏固知識(shí)點(diǎn)1功1定義：物體受到力的作用，并在_力的方向上_發(fā)生一段位移，就說力對(duì)物體做了功。2做功的兩個(gè)必要條件：力和物體在力的方向上發(fā)生的_位移_。3公式：w_flcos _，其中f是恒力，l是位移，是_力f_和_位移l_的夾角。4單位：焦耳(j)。5功是_標(biāo)量_，沒有方向，但有正、負(fù)。根據(jù)wflcos 可知：(1)當(dāng)090時(shí)，力對(duì)物體做_正_功，是動(dòng)力，物體獲得動(dòng)能。(2)當(dāng)90pb

3、pdcpapcpdpbdpapcpdpb解析a做自由落體運(yùn)動(dòng)，c做平拋運(yùn)動(dòng)，豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)，故a、c、d落地時(shí)豎直方向的速度大小相同，故落地時(shí)的功率pmgv相同，b沿斜面下滑，下滑到斜面底端的速度跟a落地時(shí)的速度相同，但速度方向與重力方向成一定的夾角，故功率小于a的功率，故c項(xiàng)正確。考點(diǎn)三機(jī)車啟動(dòng)問題1兩種啟動(dòng)方式的比較兩種方式以恒定功率啟動(dòng)以恒定加速度啟動(dòng)pt圖和vt圖oa段過程分析vfaa不變f不變vpfv直到p額fv1運(yùn)動(dòng)性質(zhì)加速度減小的加速直線運(yùn)動(dòng)勻加速直線運(yùn)動(dòng)，維持時(shí)間t0ab段過程分析ff阻a0f阻vfa運(yùn)動(dòng)性質(zhì)以v m勻速直線運(yùn)動(dòng)加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)bc段無ff阻a0以v

4、 m勻速運(yùn)動(dòng)2.三個(gè)重要關(guān)系式(1)無論哪種啟動(dòng)過程，機(jī)車的最大速度都等于其勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度，即v m(式中fmin為最小牽引力，其值等于阻力f阻)。(2)機(jī)車以恒定加速度啟動(dòng)的運(yùn)動(dòng)過程中，勻加速過程結(jié)束時(shí)，功率最大，速度不是最大，即vv m。(3)機(jī)車以恒定功率運(yùn)行時(shí)，牽引力做的功wpt。由動(dòng)能定理：ptf阻xek。此式經(jīng)常用于求解機(jī)車以恒定功率啟動(dòng)過程的位移大小。例3 在港珠澳大橋6.7千米海底隧道的兩端各建有一個(gè)人工島，兩人工島及隧道路面可簡化成如圖所示，各部分的長度已在圖中標(biāo)出，其中傾斜路面與水平路面之間有一小段圓弧連接，重力加速度為g。(1)假設(shè)汽車在傾斜路面上運(yùn)動(dòng)所受阻力和在水平路

5、面上運(yùn)動(dòng)所受阻力相等。若汽車關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后剛好能夠從左側(cè)傾斜路面向下勻速運(yùn)動(dòng)，求汽車關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)以速度v0從左側(cè)傾斜路面的最高點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)后，能夠在水平路面上運(yùn)動(dòng)的距離s(sl2)；(2)已知質(zhì)量為m、額定功率為p的汽車在水平路面上行駛的最大速度為vm1，若汽車在水平路面上以加速度a勻加速啟動(dòng)，求汽車做勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；(3)已知質(zhì)量為m、額定功率為p的汽車在圖中右側(cè)傾斜路面上向上行駛的最大速度為vm2，求汽車以額定功率在右側(cè)傾斜路面上向上行駛速度為v1(v1vm2)時(shí)的加速度大小。解析(1)設(shè)左側(cè)傾斜路面與水平路面的夾角為，由共點(diǎn)力的平衡條件可得汽車在左側(cè)傾斜路面上運(yùn)動(dòng)所受的阻力大小f1mgsin

6、 ，sin 汽車運(yùn)動(dòng)到水平路面時(shí)速度為v0，由動(dòng)能定理得f1s0mv，聯(lián)立解得s。(2)汽車啟動(dòng)過程中達(dá)到最大速度vm1時(shí)，牽引力等于阻力，則pf2vm1，解得阻力f2； 設(shè)在勻加速啟動(dòng)過程中，汽車做勻加速運(yùn)動(dòng)的牽引力為f，達(dá)到額定功率時(shí)的速度為v、時(shí)間為t，則pfv，vat，ff2ma聯(lián)立解得t。(3)由pf阻vm2(f阻包含重力沿斜面向下的分力)解得阻力f阻當(dāng)汽車速度為v1時(shí)牽引力f1由牛頓第二定律有f1f阻ma1聯(lián)立解得a1。答案(1)(2)(3)jie duan pei you cha que bu lou階段培優(yōu)查缺補(bǔ)漏功和功率計(jì)算中的兩類易錯(cuò)題一、滑輪兩側(cè)細(xì)繩平行例4 如圖甲所示，

7、滑輪質(zhì)量、摩擦均不計(jì)，質(zhì)量為2 kg的物體在拉力f作用下由靜止開始向上做勻加速運(yùn)動(dòng)，其速度隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖乙所示，由此可知(c)a物體加速度大小為2 m/s2bf的大小為21 nc4 s末f的功率為42 wd4 s內(nèi)f的平均功率為42 w解析由題圖乙可知，vt圖象的斜率表示物體加速度的大小，即a0.5 m/s2，由2fmgma可得：f10.5 n，a、b均錯(cuò)誤；4 s末f的作用點(diǎn)的速度大小為vf2v物4 m/s，故4 s末f的功率為pfvf42 w，c正確；4 s內(nèi)物體上升的高度h4 m，力f的作用點(diǎn)的位移l2h8 m，拉力f所做的功wfl84 j，故平均功率21 w，d錯(cuò)誤。規(guī)律總結(jié)：(

8、1)不計(jì)摩擦和滑輪質(zhì)量時(shí)，滑輪兩側(cè)細(xì)繩拉力大小相等。(2)通過定滑輪連接的兩物體，位移大小相等。(3)通過動(dòng)滑輪拉動(dòng)物體時(shí)，注意物體與力的作用點(diǎn)的位移、速度、作用力間的大小關(guān)系。二、滑輪兩側(cè)細(xì)繩不平行例5 一木塊前端有一滑輪，繩的一端系在右方固定處，水平穿過滑輪，另一端用恒力f拉住，保持兩股繩之間的夾角不變，如圖所示，當(dāng)用力f拉繩使木塊前進(jìn)s時(shí)，力f對(duì)木塊做的功(不計(jì)繩重和滑輪摩擦)是(b)afscos bfs(1cos )c2fscos d2fs解析方法一：如圖所示，力f作用點(diǎn)的位移l2scos，故拉力f所做的功wflcos 2fscos2fs(1cos )。方法二：可看成兩股繩都在對(duì)木塊做

9、功wfsfscos fs(1cos )，則b正確。規(guī)律總結(jié)：對(duì)于通過動(dòng)滑輪拉物體，當(dāng)拉力f的方向與物體的位移方向不同時(shí)，拉力f做的功可用如下兩種思路求解：(1)用wflcos 求，其中l(wèi)為力f作用點(diǎn)的位移，為f與l之間的夾角。(2)用兩段細(xì)繩拉力分別所做功的代數(shù)和求解。2 nian gao kao mo ni xun lian2年高考模擬訓(xùn)練1(2018全國卷，19)(多選)地下礦井中的礦石裝在礦車中，用電機(jī)通過豎井運(yùn)送到地面。某豎井中礦車提升的速度大小v隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖所示，其中圖線分別描述兩次不同的提升過程，它們變速階段加速度的大小都相同；兩次提升的高度相同，提升的質(zhì)量相等。不考慮摩

10、擦阻力和空氣阻力。對(duì)于第次和第次提升過程(ac)a礦車上升所用的時(shí)間之比為45b電機(jī)的最大牽引力之比為21c電機(jī)輸出的最大功率之比為21d電機(jī)所做的功之比為45解析a對(duì)：由圖線知，上升總高度h2t0v0t0。由圖線知，加速階段和減速階段上升高度和h1()v0t0勻速階段：hh1v0t，解得tt0故第次提升過程所用時(shí)間為t0t0兩次上升所用時(shí)間之比為2t0t045。b錯(cuò)：由于加速階段加速度相同，故加速時(shí)牽引力相同。c對(duì)：在加速上升階段，由牛頓第二定律知，fmgma，fm(ga)第次在t0時(shí)刻，功率p1fv0第次在時(shí)刻，功率p2f第次在勻速階段p2fmgp2可知，電機(jī)的輸出最大功率之比p1p221

11、。d錯(cuò)：由動(dòng)能定理知，兩個(gè)過程動(dòng)能變化量相同，克服重力做功相同，故兩次電機(jī)做功也相同。2.(2019廣東清遠(yuǎn)期末)如圖所示，中間有孔的物塊a套在光滑的豎直桿上，通過光滑滑輪用不可伸長的輕繩將物塊a拉著向上運(yùn)動(dòng)，拉力為f，在物塊a勻速上升過程中，下列說法正確的是(d)a拉力f變小b桿對(duì)a的彈力n不變c繩子自由端(右端)的速率增大d拉力f的功率p不變解析本題考查受力及功率的計(jì)算。設(shè)繩子與豎直方向上的夾角為，因?yàn)閍做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在豎直方向上合力為零，受力分析得fcos mg，因?yàn)樵龃螅瑒tcos 減小， 則f增大； 水平方向合力為零，有nfsin ，f增大，sin 增大，n增大，故a、b錯(cuò)誤；物塊a

12、沿繩子方向上的分速度v1vcos ，該速度等于繩子自由端的速度，增大，繩子自由端速度減小，拉力的功率pfv1vcos mgv，知拉力的功率不變，故c錯(cuò)誤，d正確。3(2020吉林五地六校合作體聯(lián)考)一輛小汽車在水平路面上由靜止啟動(dòng)，在前5 s內(nèi)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，5 s末達(dá)到額定功率，之后保持以額定功率運(yùn)動(dòng)，其vt圖象如圖所示。已知汽車的質(zhì)量為m1103 kg，汽車受到地面的阻力為車重的0.1倍，g取10 m/s2，則以下說法正確的是(c)a汽車在前5 s內(nèi)的牽引力為5102 nb汽車速度為25 m/s時(shí)的加速度為5 m/s2c汽車的額定功率為100 kwd汽車的最大速度為80 m/s解析本題考

13、查定加速度與定功率啟動(dòng)問題。由圖象可知?jiǎng)蚣铀僦本€運(yùn)動(dòng)的加速度a m/s24 m/s2，根據(jù)牛頓第二定律得ffma，解得牽引力為ffma0.11104 n11034 n5103 n，故a錯(cuò)誤；額定功率為pfv5 00020 w100 kw，故c正確；當(dāng)車的速度是25 m/s時(shí)，牽引力f n4 000 n，此時(shí)車的加速度a m/s23 m/s2，故b錯(cuò)誤；當(dāng)牽引力與阻力相等時(shí)，速度最大，最大速度為vm m/s100 m/s，故d錯(cuò)誤。4(2018天津理綜，10)我國自行研制、具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新一代大型噴氣式客機(jī)c919首飛成功后，拉開了全面試驗(yàn)試飛的新征程。假設(shè)飛機(jī)在水平跑道上的滑跑是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)位移x1.6103 m時(shí)才能達(dá)到起飛所要求的速度v80 m/s。已知飛機(jī)質(zhì)量m7.0104 kg，滑跑時(shí)受到的阻力為自身重力的0.1 倍，重力加速度取g1