2022年高考物理一輪復習夯實核心素養(yǎng)-功和功率（原卷版）

第五章機械能及其守恒定律

學物理觀念科學思維科學探究科學態(tài)度

科

與責任

素

功、功率、動科學推理：變力的求驗證機械注意應用

養(yǎng)

能和勢能、機能守恒，能量觀點

法；功能關系分析曲線

械能和功能關培養(yǎng)實驗分析生活

系運動問題；動力學方法方案的設中的實際

計能力，問題

和能量觀點的綜合應用

評估、合

模型建構：多運動模型作交流能

力

考情分析機械能是高考重點考查內(nèi)容之一，經(jīng)常與1加線運動、電磁學等內(nèi)容

相結合進行綜合考查，綜合考查在物體多?W動過程或多物體運動過

程中運用知識的能力、建立物理模型的能，"和解決實際問題的能

力。常見題型有：

(1)(變力)做功和機車功率問題；

(2)動能定理在平拋運動和圓周運動中的應,用；

(3)機械能守恒定律與平拋運動、圓周運動1的綜合；

(4)功能關系與能量守恒定律。

備考指導能量觀點是高中物理解決問題的三大方法之一，既在選擇題中出

現(xiàn)，也在綜合性的計算題中應用，常將功、功率、動能、勢能等基

礎知識融入其他問題中考查，也常將動能定理、機械能守恒定律、

功能關系作為解題工具，在綜合題中應用

5.1功和功率

必備知識清單

一、功

1.定義：一個物體受到力的作用，如果在上發(fā)生了一段位移，就說這個力對物體

做了功.

2.必要因素：力和物體在發(fā)生的位移.

3.物理意義：功是能量轉化的―—

4.計算公式

(1)恒力F的方向與位移/的方向一致時：少=

(2)恒力F的方向與位移/的方向成某一夾角a時：W=Flcosa.

5.功的正負

⑴當OWa<g時，…，力對物體做-

71

(2)當faW兀時，力<0,力對物體做,或者說物體這個力做了功.

n

(3)當a：]時，%=0,力對物體

二、功率

1.定義：功與完成這些功所用的比值.

2.物理意義：描述力對物體做功的

3.公式：

W

(i)p=7,尸描述時間r內(nèi)力對物體做功的

(2)P=Fv

①。為平均速度，則尸為功率.

②。為瞬時速度，則P為功率.

③當力尸和速度。不在同一直線上時，可以將力F分解或者將速度。分解.

命題點精析(一)功的分析和計算

1.功的正負的判斷方法

T0。=￡<><90。，做正功)

(動力學法lF、u夾角為<>八

[a=90。，不做功)

(運動學法H陜角為a卜

一(90°VaW180。，做負功)

2.計算功的方法

(1)恒力做功的計算方法

受力分析T計算功的多少)

找出力W-FICQ&a

確定力和位或動能定理

移的夾角

運動分析或功能關系-(判斷功的正負)

找出位移

(2)幾種力做功的比較

①重力、彈簧彈力、電場力、分子力做功與位移有關，與路徑無關。

②滑動摩擦力、空氣阻力、安培力做功與路徑有關。

③摩擦力做功有以下特點:

a.單個摩擦力（包括靜摩擦力和滑動摩擦力）可以做正功，也可以做負功，

還可以不做功。

b.相互作用的一對靜摩擦力做功的代數(shù)和總等于零；相互作用的一對滑動

摩擦力做功的代數(shù)和不為零，且總為負值。

c.相互作用的一對滑動摩擦力做功過程中會發(fā)生物體間機械能轉移和機械

能轉化為內(nèi)能，內(nèi)能。=用相對。

（3）合力做功的計算方法

先求合外力E合，再用少合=/合40561求功。適用于產(chǎn)合為恒力的過

方法一

程

先求各個力做的功名、印2、%3、…，再應用小合=%+畋+%+…

方法二

求合力做的功

典型例題

【例1】一滑塊在水平地面上沿直線滑行，，=0時其速度為1m/s,從此刻開始在滑塊運動方

向上再施加一水平作用力R力尸、滑塊的速率。隨時間的變化規(guī)律分別如圖甲和乙所

示，設在第1s內(nèi)、第2s內(nèi)、第3s內(nèi)力尸對滑塊做的功分別為修、必、名，則以下關

系正確的是（）

A.%B.%〈吟名

C.W\<Wi<W2D.%=叫＜%

【練1】一輛正沿平直路面行駛的車廂內(nèi)，一個面向車前進方向站立的人對車

廂壁施加水平推力凡在車前進S的過程中，下列說法正確的是（）

A.當車勻速前進時，人對車做的總功為正功

B.當車加速前進時，人對車做的總功為負功

C.當車減速前進時，人對車做的總功為負功

D.不管車如何運動，人對車做的總功都為零

【練2】（多選）如圖所示，一個質量掰=2.0kg的物體放在傾角a=37。的固定斜

面上，現(xiàn)用b=30N、平行于斜面的力拉物體使其由靜止開始沿斜面向上運

動。已知物體與斜面之間的動摩擦因數(shù)〃=0.50,斜面足夠長，g取10m/s2,

sin37°=0.60,cos37。=0.80。物體運動2s后，關于各力做功情況，下列說法

正確的是（）

A.重力做功為一120J

B.摩擦力做功為-80J

C.拉力做功為100J

D.物體所受的合力做功為100J

命題點精析（二）變力做功的求解

方法以例說法

Tv

應用動能定理

ACmB用力尸把小球從4處緩慢拉到8處，尸做功為

WF,則有：阪一wgL（l—cos0）=0,得陣="?g〃l—cos。）

....m

「R7

'質量為機的木塊在水平面內(nèi)做圓周運動，運動一周

微元法

克服摩擦力做功^f=FfAxi+Ft-Ax2+FfAx3+-=Ff（Axi+Ax2+

Ax3T—）—F[2itR

////////

)〃》))〃)〃》，方〃)〃))〃〃〃〃/)/)/..................._,..__..................

等效轉換法AB恒力廠把物塊從力拉到8,繩子對物塊做功

hh

W=F\../

sinasinp

F/N

了..............

圖象法6式飛一水平拉力拉看一物體在水平面上運動的位移為

F0+F1

X。，圖線與橫軸所圍面積表示拉力所做的功，W=~^—x0

【例2】輕質彈簧右端固定在墻上，左端與一質量機=0.5kg的物塊相連，如圖甲所示，彈簧

處于原長狀態(tài)，物塊靜止且與水平面間的動摩擦因數(shù)〃=02以物塊所在處為原點，水平向

右為正方向建立x軸，現(xiàn)對物塊施加水平向右的外力尸，尸隨x軸坐標變化的情況如圖乙

所示，物塊運動至x=0.4m處時速度為零，則此時彈簧的彈性勢能為(g=10m/s2)()

043m

甲

A.3.1JB.3.5JC.1.8JD.2.0J

【練3】(多選)如圖所示，擺球質量為加，懸線長度為3把懸線拉到水平位置

后釋放。擺球從/點運動到8點的過程中空氣阻力的大小尸阻不變，則下列說

法正確的是()

A.重力做功為mgL

B.懸線的拉力做功為0

C.空氣阻力做功為一加gL

D.空氣阻力做功為一；F阻遼

R

【練4】如圖所示，在水平面上，有一彎曲的槽道槽道由半徑分別為-和

2

R的兩個半圓構成。現(xiàn)用大小恒為E的拉力將一光滑小球從/點沿槽道拉至B

點，若拉力E的方向時刻與小球運動方向一致，則此過程中拉力所做的功為

A.0

C.2nFR

命題點精析(三)功率的理解和計算

1.平均功率的計算方法

(1)利用P——。

t

(2)利用P=Fvcosa,。為物體運動的平均速度。

2.瞬時功率的計算方法

(l)fflP=Fvcosa,o為，時刻的瞬時速度。

(2)用P=FVF,。尸為物體的速度P在力R方向上的分速度，v為t時刻的瞬

時速度。

(3)用此為物體受到的外力E在速度。方向上的分力，。為/時刻

的瞬時速度。

【例3】我國自主研制的絞吸挖泥船“天齷號”達到世界先進水平.若某段工作時間內(nèi)，“天

齷號”的泥泵輸出功率恒為1X104kW,排泥量為1.4m3/s,排泥管的橫截面積為0.7.則

泥泵對排泥管內(nèi)泥漿的推力為()

A.5X106NB.2X107N

C.2X109ND.5X109N

【練5】一個高中生騎電動車以20km/h的速度勻速行駛，電動車所受的阻力是人和車總

重力的已知人和車的總質量約為80kg,重力加速度大小g取10m/s2,則此時電動車電

機的輸出功率約為()

A.50WB.100W

C.450WD.800W

【練6】如圖所示是具有登高平臺的消防車，具有一定質量的伸縮臂能夠在5min內(nèi)使承載4

人的登高平臺（人連同平臺的總質量為400kg）上升60m到達滅火位置.此后，在登高平臺

上的消防員用水炮滅火，已知水炮的出水量為3nP/min,水離開炮口時的速率為20m/s,

gJR10m/s2,則用于（）

A.水炮工作的發(fā)動機輸出功率約為1X104w

B.水炮工作的發(fā)動機輸出功率約為4X104w

C.水炮工作的發(fā)動機輸出功率約為2.4X106W

D.伸縮臂抬升登高平臺的發(fā)動機輸出功率約為800W

命題點精析（三）機車啟動問題

1.兩種啟動方式

兩種方式以恒定功率啟動以恒定加速度啟動

pj...-J_BC

if]

P-t圖和V—t圖

0tO-----t06)tOto“t

p（不變）尸一尸阻/一尸阻Vt

VtF=------1=>a=-------a=------不變=尸不變=P

過程分析vmm

=Fvt直到P=P額=F%

OA段

勻加速直線運動，維持時間歷

運動性質加速度減小的加速直線運動vl

p額尸一尸阻

Pvt=>F=---!=a=-------

過程分析F=F阻=。=°=%=而vm

48段

I

運動性質以。m做勻速直線運動加速度減小的加速直線運動

一P額

8c段尸=尸阻=。=0=以。1I=麗做

勻速直線運動

2.三個重要關系式

PP

（1）無論哪種啟動過程，機車的最大速度都等于其勻速運動時的速度，即1=否高=麗（式

中/in為最小牽引力，其值等于阻力大小尸阻）.

（2）機車以恒定加速度啟動的過程中，勻加速過程結束時，功率最大，但速度不是最大，。

尸額尸額

=”=而

⑶機車以恒定功率啟動時，牽引力做的功力=R.由動能定理得：尸L尸阻x=AEk.此式經(jīng)常

用于求解機車以恒定功率啟動過程的位移大小.

【例4】汽車在平直公路上以速度為勻速行駛，發(fā)動機功率為P.快進入鬧區(qū)時，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.下面四個圖象中，哪個圖象正

確表示了從司機減小油門開始，汽車的速度與時間的關系（）

【練7】汽車發(fā)動機的額定功率為60kW,汽車的質量為5X103kg,汽車在水平路面上

行駛時，阻力是車重力的0.1倍（g取10m/s2）,試求：

（1）若汽車保持額定功率不變從靜止啟動，汽車所能達到的最大速度是多大？當汽車的

加速度為2m/s2時速度是多大？

（2）若汽車從靜止開始，保持以0.5m/s2的加速度做勻加速直線運動，這一過程能維持

多長時間？

【練8】（多選）一輛質量為加、額定功率為。的汽車在水平路面上從靜止開始

做勻加速直線運動，經(jīng)過時間，達到額定功率，此時的速度為。，汽車行駛過程

中阻力保持不變。下列說法正確的是（）

P

A.汽車受到的阻力大小為一

v

Pmv

B.汽車受到的阻力大小為一一一