百年學(xué)典 全優(yōu)課堂 物理 高考總復(fù)習(xí) 課件 第1講　功、功率

(本講對應(yīng)學(xué)生用書P99)第1講功、功率核心素養(yǎng)重要考點(diǎn)物理觀念（1）理解功和功率、動(dòng)能和動(dòng)能定理；（2）理解重力勢能，了解彈性勢能，知道機(jī)械能的含義，會(huì)判斷研究對象在某一過程機(jī)械能是否守恒；（3）熟練掌握幾種常見的功能關(guān)系，并會(huì)用于解決實(shí)際問題1.功和功率2.動(dòng)能和動(dòng)能定理3.重力做功與重力勢能4.功能關(guān)系、機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用5.實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律科學(xué)思維（1）能應(yīng)用圖像法、微元法、動(dòng)能定理等計(jì)算變力做功問題，培養(yǎng)分析、推理和綜合應(yīng)變能力；會(huì)分析、解決機(jī)車啟動(dòng)的兩類問題；（2）能應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解決具體問題；（3）掌握一對摩擦力做功與能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系科學(xué)探究（1）驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律；（2）會(huì)驗(yàn)證創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的機(jī)械能守恒科學(xué)態(tài)度與責(zé)任（1）會(huì)利用功能知識初步分析生產(chǎn)、生活中的現(xiàn)象，體會(huì)物理學(xué)的應(yīng)用價(jià)值；（2）能用機(jī)械能守恒定律分析生產(chǎn)、生活中的有關(guān)問題；（3）理解功能關(guān)系目錄1核心知識·優(yōu)化增分2高分能力·突破瓶頸3方法研練·素養(yǎng)提升4課后提能演練一、功1.做功的兩個(gè)必要條件：

和物體在力的方向上發(fā)生了

.

2.公式：W=

.適用于

做功.其中α為F與l方向間夾角，l為物體對地的位移.

3.功的正負(fù)判斷.夾角0≤α<90°α=90°90°<α≤180°功的正負(fù)W>0W=0W<0意義力F對物體做正功力F對物體不做功力F對物體做負(fù)功是動(dòng)力還是阻力動(dòng)力—阻力力位移Flcosα

恒力溫馨提示：功是標(biāo)量，比較做功多少看功的絕對值.二、功率1.定義：功與完成這些功所用時(shí)間的

.

2.物理意義：描述力對物體做功的

.

3.公式.（1）定義式：P=

，P為時(shí)間t內(nèi)的

.

（2）推論式：P=

.（F與v的夾角為α）

比值快慢

平均功率Fvcosα4.額定功率：機(jī)械正常工作時(shí)輸出的最大功率.5.實(shí)際功率：機(jī)械實(shí)際工作時(shí)輸出的功率，要求

額定功率.

小于或等于6.P=Fv中三個(gè)物理量間的關(guān)系及公式的應(yīng)用.定值各物理量的關(guān)系應(yīng)用P一定F與v成反比汽車上坡時(shí)，要增大牽引力，應(yīng)換擋減小速度v一定F與P成正比汽車上坡時(shí)，要使速度不變，應(yīng)加大油門，增大輸出功率，獲得較大的牽引力F一定v與P成正比汽車在高速路上，加大油門增大輸出功率，可以提高速度（1）功的公式可理解為F·（lcosα），也可理解為（Fcosα）·l.（2）功的正、負(fù)不表示方向，也不表示多少.（3）某力對物體做負(fù)功與“物體克服某力做功（取絕對值）”意義等同.（4）功率的公式可理解為F·（vcosα），也可理解為（Fcosα）·v.1.［做功］如圖所示，拖著舊橡膠輪胎跑步是身體耐力訓(xùn)練的一種方法.某受訓(xùn)者拖著輪胎在水平直道上前進(jìn)的距離為x，已知繩與水平地面間的夾角為α，拉力為F，那么下列說法正確的是

（）A.輪胎受到地面的摩擦力對輪胎做了負(fù)功B.輪胎受到的重力對輪胎做了正功C.輪胎受到的拉力對輪胎不做功D.輪胎受到的拉力對輪胎做功大小為FxsinαA【解析】由題知，輪胎受到地面的摩擦力方向水平向左，而位移水平向右，兩者夾角為180°，則輪胎受到地面的摩擦力做了負(fù)功，A正確；輪胎受到的重力豎直向下，而輪胎的位移水平向右，則輪胎在豎直方向上沒有發(fā)生位移，重力不做功，B錯(cuò)誤；設(shè)拉力與水平方向的夾角為α，由于α是銳角，所以輪胎受到的拉力做正功，C錯(cuò)誤；輪胎受到的拉力對輪胎做功大小為W=Fxcosα，D錯(cuò)誤.2.［平均功率］（2024年廣州五校聯(lián)考）仰臥起坐是《國家學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的女生測試項(xiàng)目之一.在一次測試中，某學(xué)生一分鐘內(nèi)連續(xù)做了60個(gè)仰臥起坐.該學(xué)生的質(zhì)量約為50kg，上半身質(zhì)量是總質(zhì)量的0.6倍，仰臥起坐時(shí)下半身重心位置不變，上半身重心升高約為0.4m，重力加速度g取10m/s2.此次測試過程中，克服重力做功的平均功率約為

（）A.2W

B.120W

C.200W

D.720WB

BD考點(diǎn)1功的理解和計(jì)算［基礎(chǔ)考點(diǎn)］

1.功的正負(fù)的判斷方法2.合力做功的計(jì)算方法方法1：先求合力F合，再用W合=F合lcosα求功.方法2：先求各個(gè)力做的功W1、W2、W3…，再應(yīng)用W合=W1+W2+W3+…求合力做的功.3.恒力做功的計(jì)算方法例1

（2024年海南卷）“神舟十七號”載人飛船返回艙于2024年4月30日在東風(fēng)著陸場成功著陸，在飛船返回至離地面十幾公里時(shí)打開主傘飛船快速減速，返回艙速度大大減小，在減速過程中

（）A.返回艙處于超重狀態(tài)B.返回艙處于失重狀態(tài)C.主傘的拉力不做功D.重力對返回艙做負(fù)功A【解析】返回艙在減速過程中，加速度豎直向上，處于超重狀態(tài)，A正確，B錯(cuò)誤；主傘的拉力與返回艙運(yùn)動(dòng)方向相反，對返回艙做負(fù)功，C錯(cuò)誤；返回艙的重力與返回艙運(yùn)動(dòng)方向相同，重力對返回艙做正功，D錯(cuò)誤.1.（2023年江蘇卷）滑塊以一定的初速度沿粗糙斜面從底端上滑，到達(dá)最高點(diǎn)B后返回到底端.利用頻閃儀分別對上滑和下滑過程進(jìn)行拍攝，頻閃照片示意圖如圖所示.與圖乙中相比，圖甲中滑塊

（）A.受到的合力較小B.經(jīng)過A點(diǎn)的動(dòng)能較小C.在A、B之間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間較短D.在A、B之間克服摩擦力做的功較小C

2.（2024年江門模擬）如圖所示，小球通過細(xì)線懸掛于車廂內(nèi)的O點(diǎn)，在車廂內(nèi)左右擺動(dòng)，車廂始終水平向右勻速運(yùn)動(dòng)，小球從左側(cè)最高點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)過程中，以地面為參考系，則

（）A.細(xì)線對車廂不做功B.細(xì)線對車廂做正功C.細(xì)線對小球不做功D.細(xì)線對小球做正功D【解析】對小球和車廂的受力分析如圖所示，其中F1為細(xì)線對車廂的拉力，F(xiàn)2為細(xì)線對小球的拉力.以地面為參考系，小球從左側(cè)最高點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)過程中，F(xiàn)1與車廂運(yùn)動(dòng)方向的夾角始終為鈍角，則細(xì)線對車廂做負(fù)功.F2與小球運(yùn)動(dòng)方向的夾角始終為銳角，則細(xì)線對小球做正功，故選D.

例2

（2024年福建卷）兩繩拉木板，每條拉力均為F=250N，15s內(nèi)勻速前進(jìn)20m，θ=22.5°，cos22.5°≈0.9.求：（1）阻力f的大??；解：（1）木板勻速運(yùn)動(dòng)，由平衡條件可知，水平方向上有2Fcosθ=f，代入數(shù)據(jù)解得f=450

N.（2）兩繩拉力做的功；（2）根據(jù)功的計(jì)算式有W=2Flcosθ，代入數(shù)據(jù)解得W=9.0×103

J.（3）兩繩拉力的總功率.

1.（2024年江西卷）“飛流直下三千尺，疑是銀河落九天”是李白對廬山瀑布的浪漫主義描寫.設(shè)瀑布的水流量約為10m3/s，水位落差約為150m.若利用瀑布水位落差發(fā)電，發(fā)電效率為70%，則發(fā)電功率大致為

（）A.109W B.107

WC.105W D.103

WB

D

3.（2023年遼寧卷）如圖1，從高處M點(diǎn)到地面N點(diǎn)有Ⅰ、Ⅱ兩條光滑軌道.兩相同小物塊甲、乙同時(shí)從M點(diǎn)由靜止釋放，沿不同軌道滑到N點(diǎn)，其速率v與時(shí)間t的關(guān)系如圖2所示.分析兩圖可知，兩物塊在離開M點(diǎn)后、到達(dá)N點(diǎn)前的下滑過程中

（）A.甲沿軌道Ⅰ下滑且同一時(shí)刻甲的動(dòng)能比乙的大B.甲沿軌道Ⅱ下滑且同一時(shí)刻甲的動(dòng)能比乙的小C.乙沿軌道Ⅰ下滑且乙的重力功率一直不變D.乙沿軌道Ⅱ下滑且乙的重力功率一直增大B【解析】由題圖2可知，甲下滑過程中做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則甲沿Ⅱ下滑，乙做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)，乙沿Ⅰ下滑，任意時(shí)刻甲的速度都小于乙的速度，可知同一時(shí)刻甲的動(dòng)能比乙的小，A錯(cuò)誤，B正確；乙沿Ⅰ下滑，開始時(shí)乙速度為0，到N點(diǎn)時(shí)乙豎直方向速度為零，根據(jù)瞬時(shí)功率公式P=mgvy可知重力瞬時(shí)功率先增大后減小，C、D錯(cuò)誤.考點(diǎn)3機(jī)車的兩種啟動(dòng)方式［能力考點(diǎn)］

1.兩種啟動(dòng)方式的比較啟動(dòng)方式以恒定功率啟動(dòng)以恒定加速度啟動(dòng)OA段過程分析運(yùn)動(dòng)性質(zhì)加速度減小的加速直線運(yùn)動(dòng)AB段過程分析運(yùn)動(dòng)性質(zhì)以vm做勻速直線運(yùn)動(dòng)加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)BC段無

D

題后思考

解決機(jī)車啟動(dòng)問題的注意點(diǎn)（1）分清是勻加速啟動(dòng)還是恒定功率啟動(dòng).（2）勻加速啟動(dòng)過程中，機(jī)車功率不斷增大，最大功率是額定功率.（3）以額定功率啟動(dòng)的過程中，牽引力不斷減小，機(jī)車做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，牽引力的最小值等于阻力.（4）無論哪種啟動(dòng)方式，最后達(dá)到最大速度時(shí)，均滿足P=f阻vm，P為機(jī)車的額定功率.1.（2024年廣州模擬）如圖，汽車定速巡航（即速率不變）通過路面aBCD.t1時(shí)刻經(jīng)過B，t2時(shí)刻經(jīng)過C，t3時(shí)刻經(jīng)過D.若汽車行駛過程所受空氣阻力和摩擦阻力的大小不變，則該過程汽車的功率P隨時(shí)間t變化的圖像是

（）B【解析】根據(jù)題意可知，汽車運(yùn)動(dòng)速率不變，設(shè)汽車行駛過程所受空氣阻力和摩擦阻力的大小為f，在aB段有F1=mgsin

θ+f，在BC段有F2=f，在CD段有F3+mgsin

θ=f，可知F1>F2>F3，且F1、F2、F3保持不變，由公式P=Fv可知，汽車的功率P1>P2>P3，且P1、P2、P3保持不變，B正確.

AC

求解變力做功求變力做功的五種方法方法情境圖方法簡析微元法質(zhì)量為m的木塊在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)一周克服摩擦力做功Wf=Ff·Δx1+Ff·Δx2+Ff·Δx3+…=Ff（Δx1+Δx2+Δx3+…）=Ff·2πR等效轉(zhuǎn)換法方法情境圖方法簡析圖像法平均值法應(yīng)用動(dòng)能定理用力F把小球從A處緩慢拉到B處，F(xiàn)做功為WF，則有WF-mgL（1-cosθ）=0，得WF=mgL（1-cosθ）例4在多年前的農(nóng)村，人們往往會(huì)選擇讓驢來拉磨把食物磨成面，假設(shè)驢對磨桿的平均拉力為600N，半徑為0.5m，轉(zhuǎn)動(dòng)一周為5s，則

（）A.驢轉(zhuǎn)動(dòng)一周拉力所做的功為0B.驢轉(zhuǎn)動(dòng)一周拉力所做的功為650πJC.驢轉(zhuǎn)動(dòng)一周拉力的平均功率為120πWD.磨盤邊緣的線速度為0.1πm/sC

1.輕質(zhì)彈簧右端固定在墻上，左端與一質(zhì)量m=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，物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2.以物塊所在處為原點(diǎn)，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F，F(xiàn)隨x軸坐標(biāo)變化的情況如圖乙所示，物塊運(yùn)動(dòng)至x=0.4m處時(shí)速度為零，則此時(shí)彈簧的彈性勢能為（g取10m/s2）

（）A.3.1J B.3.5JC.1.8J D.2.0JA【解析】物塊與水平面間的滑動(dòng)摩擦力為Ff=μmg=1

N.現(xiàn)對物塊施加水平向右的外力F，由F-x圖像面積表示功可知，物塊運(yùn)動(dòng)至x=0.4

m處時(shí)F做功W=3.5

J，克服摩擦力做功Wf=Ffx=0.4

J.由功能關(guān)系可知W-Wf=Ep，此時(shí)彈簧的彈性勢能為Ep=3.1

J，A正確.

B

BCD

知識鞏固練1.（2024年浙江卷）一個(gè)音樂噴泉噴頭出水口的橫截面積為2×10-4m2，噴水速度約為10m/s，水的密度為1×103kg/m3，則該噴頭噴水的功率約為

（）A.10W B.20WC.100W D.200W（本欄目對應(yīng)學(xué)生用書P373~374）C

2.成語“簸揚(yáng)糠秕”常用于自謙，形容自己無才而居前列.成語源于如圖所示的勞動(dòng)情境，在恒定水平風(fēng)力作用下，從同一高度由靜止釋放的米粒和糠秕落到地面不同位置.空氣阻力忽略不計(jì)，下列說法正確的是（）A.從釋放到落地的過程中，米粒和糠秕重力做功相同B.從釋放到落地的過程中，作用于米粒和糠秕的風(fēng)力做功相同C.從釋放到落地的過程中，糠秕的運(yùn)動(dòng)時(shí)間大于米粒的運(yùn)動(dòng)時(shí)間D.落地時(shí)，米粒重力的瞬時(shí)功率大于糠秕重力的瞬時(shí)功率D【解析】由重力做功為WG=mgh，可知重力做功不僅與高度有關(guān)，還與物體的質(zhì)量有關(guān)，雖然米粒和糠秕下落的高度相同，但二者質(zhì)量不同，因此從釋放到落地的過程中，米粒和糠秕重力做功不相同，A錯(cuò)誤；由于下落過程中，風(fēng)力水平且大小恒定，但米粒和糠秕的水平位移不同，根據(jù)W=FLcosθ，可知風(fēng)力對米粒和糠秕做功不相同，B錯(cuò)誤；由于忽略空氣阻力，則米粒和糠秕在豎直方向均做自由落體運(yùn)動(dòng)，而下落高度相同，則可知米粒和糠秕從釋放到落地的過程中運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同，C錯(cuò)誤；根據(jù)功率的計(jì)算公式可知重力的瞬時(shí)功率為PG=mgv，米粒和糠秕在豎直方向均作自由落體運(yùn)動(dòng)，且運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同，則可知二者在豎直方向的速度相同，但二者質(zhì)量不同，米粒的質(zhì)量大于糠秕的質(zhì)量，因此可知，落地時(shí)，米粒重力的瞬時(shí)功率大于糠秕重力的瞬時(shí)功率，D正確.3.如圖所示是我國自主研發(fā)的全自動(dòng)無人值守望遠(yuǎn)鏡，它安裝在位于南極大陸的昆侖站，電力供應(yīng)僅為1×103W.若用國際單位制基本單位的符號來表示W(wǎng)，下列正確的是（）A.N·s B.N·m/sC.kg·m/s D.kg·m2/s3D4.質(zhì)量為1kg的物體在豎直向上的拉力和重力的作用下運(yùn)動(dòng)，規(guī)定豎直向上為正方向，其運(yùn)動(dòng)的v-t圖像如圖所示.則（）A.0~5s內(nèi)的物體向上運(yùn)動(dòng)，10~25s內(nèi)物體向下運(yùn)動(dòng)B.0~5s內(nèi)拉力做正功，10~20s內(nèi)拉力也做正功C.0~10s內(nèi)物體的平均速度為1m/sD.第2.5s末和第15s末，重力的瞬時(shí)功率不相同B

5.（多選）如圖所示是健身用的“跑步機(jī)”示意圖，質(zhì)量為m的運(yùn)動(dòng)員踩在與水平面成α角的靜止皮帶上，運(yùn)動(dòng)員用力向后蹬皮帶，皮帶運(yùn)動(dòng)過程中受到的阻力恒為f.使皮帶以速度v勻速向后運(yùn)動(dòng)，則在此運(yùn)動(dòng)過程中，下列說法正確的是（）A.人腳對此皮帶的摩擦力是皮帶運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力B.人對皮帶不做功C.人對皮帶做功的功率為mgvD.人對皮帶做功的功率為fvAD

【解析】皮帶受摩擦力而運(yùn)動(dòng)，故皮帶受到的摩擦力是皮帶運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力，A正確；人對皮帶的摩擦力使皮帶產(chǎn)生了位移，故人對皮帶做正功，B錯(cuò)誤；人對皮帶的力為摩擦力，故人對皮帶做功的功率P=fv，D正確，C錯(cuò)誤.6.（多選）我國科學(xué)家正在研制航母艦載機(jī)使用的電磁彈射器.艦載機(jī)總質(zhì)量為3.0×104kg，設(shè)起飛過程中發(fā)動(dòng)機(jī)的推力恒為1.0×105N，彈射器有效作用長度為100m，推力恒定，要求艦載機(jī)在水平彈射結(jié)束時(shí)速度大小達(dá)到80m/s.彈射過程中艦載機(jī)所受總推力為彈射器和發(fā)動(dòng)機(jī)推力之和，假設(shè)所受阻力為總推力的20%，則下列說法正確的是

（）A.彈射器的推力大小為1.1×106NB.彈射器對艦載機(jī)所做的功為1.1×108JC.彈射器對艦載機(jī)做功的平均功率為8.8×107WD.艦載機(jī)在彈射過程中的加速度