高考物理二轮复习 专题5 功与功率精品课件 大纲人教.ppt

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1、专题五专题五 功与功率功与功率专题五功与功率专题五功与功率2021/8/11 星期三1主干知识整合主干知识整合专题五专题五 主干知识整合主干知识整合 一、功的理解一、功的理解1功功是是能能量量转转化化的的量量度度，不不同同的的力力对对应应不不同同的的功功，反反映映着着相应能量的转化，详见下表相应能量的转化，详见下表.几种常几种常见见力做功力做功 做功正做功正负负 对应对应能量的能量的变变化情况化情况 定量关系式定量关系式重力做功重力做功重力重力势势能能Ep减小减小mghEp增加增加2021/8/11 星期三2专题五专题五 主干知识整合主干知识整合 几种常几种常见见力做功力做功 做功正做功正负负

2、 对应对应能量的能量的变变化情况化情况 定量关系式定量关系式弹弹簧的簧的弹弹力做功力做功弹弹性性势势能能E弹弹性性减小减小W弹弹E弹弹性性增加增加分子力做功分子力做功分子分子势势能能E分分子子减小减小W分子力分子力E分子分子增加增加电场电场力做功力做功电势电势能能E电势电势减小减小qUE电势电势增加增加2021/8/11 星期三3专题五专题五 主干知识整合主干知识整合 几种常几种常见见力做功力做功 做功正做功正负负 对应对应能量的能量的变变化情况化情况 定量关系式定量关系式滑滑动动摩摩擦擦力力f对对系系统统做的做的总总功功内能内能Q增加增加fs相相对对Q安培力做功安培力做功电电能能E电电减小减

3、小增加增加合力做功合力做功动动能能Ek增加增加W合合Ek减小减小重力以外的力做重力以外的力做功功机械能机械能E机械机械增加增加W非重力非重力E机机械械减小减小2021/8/11 星期三4专题五专题五 主干知识整合主干知识整合 1求求一一个个力力的的功功可可通通过过多多种种方方式式求求得得，其其一一是是利利用用功功的的计计算算式式求求：WFscos，这这一一方方式式一一般般适适合合求求恒恒力力的的功功；其其二二是是利利用用平平均均功功率率求求：W_；其其三三是是利利用用动动能能定定理理求求：W合合_；其其四四是是利利用用对对应应的的能能的的变变化化求求：如如WGEp，这这一方式适合求重力或一方式

4、适合求重力或弹弹簧簧弹弹力等的功力等的功PtEk2021/8/11 星期三5专题五专题五 主干知识整合主干知识整合 2对对变变力力的的功功可可通通过过下下列列方方式式分分析析，一一是是平平均均力力法法：如如果果参参与与做做功功的的变变力力的的方方向向不不变变，大大小小随随位位移移做做线线性性变变化化，则则可可取取平平均均力力等等效效代代入入公公式式WFscos进进行行计计算算；二二是是图图象象法法：如如果果变变力力与与位位移移方方向向始始终终一一致致而而大大小小随随时时间间变变化化，我我们们可可先先画画出出力力与与位位移移的的图图象象如如图图251所所示示，那那么么图图线线下下方方的的对对应应

5、面面积积即即为为变变力力做做的的功功；三三是是动动能能定定理理法法：我我们们可可先先由由W合合_求求出出合合外外力力的的功功后后，再再求求某某一一变变力力的的功功；四四是是功功能能关关系系法法：因因功功是是能能量量转转化化的的量量度度，我我们们可可找找出出对对应应变变力力的的能能的的转转化化量量，利利用能量用能量转转化的多少来求解化的多少来求解Ek2021/8/11 星期三6专题五专题五 主干知识整合主干知识整合 3在求功的在求功的过过程中，程中，应应熟熟记记下列常用下列常用结论结论(1)保保守守力力做做功功只只与与初初、末末位位置置有有关关，与与运运动动的的路路径径无无关关如如重力做功重力做

6、功WGmgh，电场电场力做功力做功WEqU.(2)滑滑动动摩摩擦擦力力、空空气气阻阻力力等等耗耗散散力力所所做做的的功功等等于于耗耗散散力力的的大小和相大小和相对对路程的乘路程的乘积积：Wf_.(3)作作用用力力和和反反作作用用力力的的总总功功可可能能为为正正，可可能能为为负负，也也可可能能为为零零对对有有相相对对滑滑动动的的力力学学系系统统而而言言，一一对对滑滑动动摩摩擦擦力力所所做做的的总总功等于系功等于系统统因摩擦因摩擦产产生的内能，生的内能，QWf_.(4)洛洛伦兹伦兹力力对对运运动电动电荷永不做功；向心力荷永不做功；向心力对对物体不做功物体不做功Ffs相相对对Ffs相相对对2021/

7、8/11 星期三7专题五专题五 主干知识整合主干知识整合 (5)机机动车动车以恒定功率以恒定功率P运运动时间动时间t，牵牵引力的功等于引力的功等于Pt.(6)气气体体等等压压膨膨胀胀的的过过程程中中，气气体体对对外外界界所所做做的的功功可可通通过过Wp(V2V1)_计计算算pV2021/8/11 星期三8要点热点探究要点热点探究专题五专题五 要点热点探究要点热点探究探究点一功与功率的计算探究点一功与功率的计算在在涉涉及及功功和和功功率率的的计计算算问问题题时时要要注注意意以以下下几几点点：(1)正正确确理理解解功功和和功功率率的的概概念念，注注意意平平均均功功率率和和瞬瞬时时功功率率的的区区别

8、别，公公式式P所所求求的的是是时时间间t内内的的平平均均功功率率，这这是是定定义义式式，具具有有普普适适性性；(2)根根据据瞬瞬时时功功率率计计算算式式PFvcos可可得得重重力力的的功功率率计计算算式式PGmgvy，即即重重力力的的瞬瞬时时功功率率等等于于重重力力和和物物体体在在该该时时刻刻竖竖直直分分速速度度的乘的乘积积；(3)从能量从能量转转化的角度求功率化的角度求功率2021/8/11 星期三9专题五专题五 要点热点探究要点热点探究例例1 1 20112011海海南南卷卷 一一质质量量为为1 kg的的质质点点静静止止于于光光滑滑水水平平面面上上，从从t0时时起起，第第1 s内内受受到到

9、2 N的的水水平平外外力力作作用用，第第2 s内受到同方向的内受到同方向的1 N的外力作用下列判断正确的是的外力作用下列判断正确的是()A02 s内外力的平均功率是内外力的平均功率是 WB第第2 s内外力所做的功是内外力所做的功是 JC第第2 s末外力的瞬末外力的瞬时时功率最大功率最大D第第1 s内与第内与第2 s内内质质点点动动能增加量的比能增加量的比值值是是2021/8/11 星期三10专题五专题五 要点热点探究要点热点探究【点点拨拨】本本题题为为功功和和功功率率的的基基本本计计算算问问题题，注注意意质质点点在在两两个个时时间间段段内内的的运运动动情情况况的的分分析析，并并且且特特别别注注

10、意意准准确确应应用用功和功率的概念，区分开平均功率和瞬功和功率的概念，区分开平均功率和瞬时时功率功率2021/8/11 星期三11专题五专题五 要点热点探究要点热点探究例例1AD【解解析析】由由牛牛顿顿第第二二定定律律Fma可可得得，第第1 s内内的的加加速速度度a12 m/s2，第第2 s内内的的加加速速度度a21 m/s2；由由匀匀变变速速直直线线运运动动规规律律可可得得，第第1 s内内的的位位移移s11 m，第第1 s末末的的速速度度v12 m/s，第第2 s内内的的位位移移s22.5 m，第第2 s末末的的速速度度v23 m/s；由由做做功功公公式式WFs可可求求，第第1 s内内外外力

11、力做做功功W12 J，第第2 s内内外外力力做做功功W22.5 J，选项，选项B错误；错误；02 s内外力的平均功率内外力的平均功率选选项项A正正确确；第第2 s末末外外力力瞬瞬时时功功率率P2F2v23 W，第第1 s末末外外力力瞬瞬时时功功率率P1F1v14 WP2，选选项项C错错误误；由由动动能能定定理知，动能增加量之比等于合外力做功之比，所以理知，动能增加量之比等于合外力做功之比，所以选项选项D正确正确2021/8/11 星期三12专题五专题五 要点热点探究要点热点探究【点点评评】本本题题求求2 s内内外外力力做做的的功功可可从从以以下下两两个个基基本本途途径径求求解解：第第一一，分分

12、别别求求出出外外力力在在两两个个时时间间段段内内对对质质点点做做功功情情况况，然然后后求求代代数数和和；第第二二，根根据据动动能能定定理理求求解解本本题题选选项项D也也涉涉及及多多种种分分析析方方法法，而而选选项项AC则则要要求求区区分分开开平平均均功功率率和和瞬瞬时时功功率率，所以本题是一例澄清基本概念的小型综合选择题所以本题是一例澄清基本概念的小型综合选择题2021/8/11 星期三13专题五专题五 要点热点探究要点热点探究变式题20102010全国新课标卷全国新课标卷 如如图图252所示，所示，在外力作用下某在外力作用下某质质点运点运动动的的vt图图象象为为正弦曲正弦曲线线从从图图中可以

13、中可以判断判断()A在在0t1时间时间内，外力做正功内，外力做正功B在在0t1时间时间内，外力的功率逐内，外力的功率逐渐渐增大增大C在在t2时时刻，外力的功率最大刻，外力的功率最大D在在t1t3时间时间内，外力做的内，外力做的总总功功为为零零2021/8/11 星期三14专题五专题五 要点热点探究要点热点探究例例1变变式式题题AD【解解析析】在在0t1时时间间内内，质质点点速速度度逐逐渐渐增增大大，动动能能逐逐渐渐增增大大，由由动动能能定定理理可可知知外外力力在在0t1时时间间内内一一直直在在做做正正功功，选选项项A正正确确；由由vt图图象象可可知知：在在0t1时时间间内内质质点点的的加加速速

14、度度逐逐渐渐减减小小到到零零，据据牛牛顿顿第第二二定定律律可可知知合合外外力力也也减减小小到到零零，而而0时时刻刻的的速速度度为为零零，据据此此可可定定性性判判断断在在0t1时时间间内内外外力力的的功功率率应应先先增增大大后后减减小小，选选项项B错错误误；在在t2时时刻刻，质质点点的的速速度度为为零零，根根据据PFv可可知知此此时时外外力力的的功功率率为为零零，选选项项C错错误误；在在t1和和t3两两个个时时刻刻，质质点点速速度度大大小小相相等等，动动能能相相等等，据据动能定理易知选项动能定理易知选项D正确正确2021/8/11 星期三15专题五专题五 要点热点探究要点热点探究【高高考考命命题

15、题者者说说】本本题题考考查查考考生生对对图图象象的的理理解解并并从从图图象象中中获获取取信信息息来来分分析析问问题题和和解解决决问问题题的的能能力力试试题题要要求求考考生生能能够够从从vt图图象象中中了了解解质质点点的的运运动动过过程程试试题题对对考考生生应应用用数数学学知知识识解决物理解决物理问题问题的能力有一定的要求的能力有一定的要求在在0t1时时间间内内，质质点点做做加加速速度度减减小小的的加加速速运运动动，速速度度、外外力力、位位移移都都为为正正值值，外外力力做做正正功功，所所以以正正确确选选项项为为A.也也可可用用动动能能定定理理对对A选选项项进进行行分分析析：外外力力所所做做的的功

16、功W等等于于动动能能的的增增加加Ek，因，因为为Ek0，所以，所以W0，选项选项A正确正确2021/8/11 星期三16专题五专题五 要点热点探究要点热点探究在在0t1时时间间内内，只只要要比比较较0t1时时间间段段内内，某某一一时时刻刻的的功功率率和和tt1时时刻刻的的功功率率即即可可做做出出判判断断在在tt1时时刻刻外外力力的的功功率率P10，在其他，在其他时时刻外力的功率不刻外力的功率不为为零，零，B选项错误选项错误在在t2时时刻，从刻，从图图中可中可见见v20，所以，所以P20，C选项错误选项错误在在t1t3时时间间内内，力力的的方方向向没没有有改改变变，位位移移大大小小相相等等、方方

17、向相反，所以向相反，所以W总总0，D选项选项正确正确本本题题抽抽样样统统计计难难度度为为0.441，区区分分度度为为0.517，对对全全体体考考生生有有较较好好的的区区分分度度有有23%的的考考生生选选择择了了正正确确选选项项，但但有有31%的的考考生生仅仅选选了了A项项，11%的的考考生生仅仅选选了了C项项有有14%的的考考生生错错选选了了B项项(引引自自教教育育部部考考试试中中心心2011课课程程标标准准实实验验版版高高考考理理科科试试题分析第题分析第144页页)2021/8/11 星期三17专题五专题五 要点热点探究要点热点探究探究点二机车启动类问题探究点二机车启动类问题1功功率率是是反

18、反映映做做功功快快慢慢的的物物理理量量，机机械械功功率率由由机机械械本本身身属属性决定机车功率是指机车牵引力的功率性决定机车功率是指机车牵引力的功率2机车启动模型机车启动模型机机车车启启动动问问题题是是典典型型的的具具有有收收尾尾速速度度的的运运动动形形式式，解解答答此此类类问问题题要要注注意意：(1)首首先先要要看看清清楚楚机机车车具具体体启启动动形形式式；(2)牢牢记记机机车车两两种种启启动动方方式式流流程程图图，但但要要注注意意如如果果汽汽车车所所受受阻阻力力随随速速度度发生变化，则不能盲目套用这两种模型发生变化，则不能盲目套用这两种模型2021/8/11 星期三18专题五专题五 要点热

19、点探究要点热点探究2021/8/11 星期三19专题五专题五 要点热点探究要点热点探究2021/8/11 星期三20专题五专题五 要点热点探究要点热点探究例例2 2 20112011浙浙江江卷卷 节节能能混混合合动动力力车车是是一一种种可可以以利利用用汽汽油油及及所所储储存存电电能能作作为为动动力力来来源源的的汽汽车车有有一一质质量量m1000 kg的的混混合合动动力力轿轿车车，在在平平直直公公路路上上以以v190 km/h匀匀速速行行驶驶，发发动动机机的的输输出出功功率率为为P50 kW.当当驾驾驶驶员员看看到到前前方方有有80 km/h的的限限速速标标志志时时，保保持持发发动动机机功功率率

20、不不变变，立立即即启启动动利利用用电电磁磁阻阻尼尼带带动动的的发发电电机机工工作作给给电电池池充充电电，使使轿轿车车做做减减速速运运动动，运运动动L72 m后后，速速度度变变为为v272 km/h.此此过过程程中中发发动动机机功功率率的的用用于于轿轿车车的的牵牵引引，用用于于供供给给发发电电机机工工作作，发发动动机机输输送送给给发发电电机机的的能能量量最最后后有有50%转转化化为为电电池池的的电电能假能假设轿车设轿车在上述运在上述运动过动过程中所受阻力保持不程中所受阻力保持不变变求：求：2021/8/11 星期三21专题五专题五 要点热点探究要点热点探究(1)轿轿车车以以90 km/h在在平平

21、直直公公路路上上匀匀速速行行驶驶，所所受受阻阻力力F阻阻的的大小；大小；(2)轿轿车车从从90 km/h减减速速到到72 km/h过过程程中中，获获得得的的电电能能E电电 ；(3)轿轿车车仅仅用用其其在在上上述述减减速速过过程程中中获获得得的的电电能能E电电 维维持持72 km/h匀速运匀速运动动的距离的距离L.【点点拨拨】(1)机机车车功功率率与与牵牵引引力力和和车车速速的的关关系系如如何何？匀匀速速时时机机车车受受力力情情况况如如何何？(2)轿轿车车从从90 km/h减减速速到到72 km/h过过程程中中，发发动动机机用用于于牵牵引引轿轿车车所所做做的的功功为为多多少少？与与此此过过程程中

22、中获获得的得的电电能存在什么数量关系？能存在什么数量关系？2021/8/11 星期三22专题五专题五 要点热点探究要点热点探究例例2(1)2103N(2)6.3104J(3)31.5 m【解析】【解析】(1)汽汽车牵车牵引力与引力与输输出功率关系出功率关系PF牵牵v将将P50 kW，v190 km/h25 m/s代入得代入得F牵牵2103 N当当轿车轿车匀速行匀速行驶时驶时，牵牵引力与阻力大小相等，有引力与阻力大小相等，有F阻阻2103 N2021/8/11 星期三23专题五专题五 要点热点探究要点热点探究(2)在在减减速速过过程程中中，注注意意到到发发动动机机只只有有P用用于于汽汽车车的的牵

23、牵引引根据根据动动能定理有能定理有代入数据得代入数据得Pt1.575105 J电电源源获获得的得的电电能能为为E电电0.5Pt6.3104 J(3)根根据据题题设设，轿轿车车在在平平直直公公路路上上匀匀速速行行驶驶时时受受到到的的阻阻力力仍仍为为F阻阻2103 N在在此此过过程程中中，由由能能量量转转化化及及守守恒恒定定律律可可知知，仅仅有有电电能用于克服阻力做功能用于克服阻力做功2021/8/11 星期三24专题五专题五 要点热点探究要点热点探究E电电F阻阻L代入数据得代入数据得L31.5 m.【点点评评】本本题题为为涉涉及及机机车车功功率率计计算算的的综综合合性性计计算算题题，难难度度中中

24、等等本本题题结结合合生生活活实实际际，兼兼具具节节能能环环保保的的教教育育功功能能，在在题题目目的的设设计计上上做做了了以以下下几几点点创创新新：第第一一，题题目目没没有有考考查查机机车车启启动动过过程程，而而是是重重点点考考查查了了减减速速过过程程中中的的能能量量转转换换；第第二二，让让考考生生通通过过用用于于轿轿车车的的机机械械功功和和克克服服安安培培力力做做功功的的比比例例关关系系间间接接求求解解减减速速过过程程中中产产生生的的电电能能；第第三三，通通过过让让学学生生进进一一步步计计算算减减速速过过程程产产生生的的电电能能能能够维够维持持轿车轿车匀速前匀速前进进的距离来增的距离来增强强学

25、生的学生的节节能意能意识识2021/8/11 星期三25专题五专题五 要点热点探究要点热点探究变式题 质质量量为为m的物体在机的物体在机车车拉力作用下由静止开始在拉力作用下由静止开始在平直路面上运平直路面上运动动，运，运动过动过程的程的vt如如图图253所示从所示从t1时时刻刻起机起机车车拉力的功率保持不拉力的功率保持不变变，整个运，整个运动过动过程中物体所受阻力程中物体所受阻力恒恒为为Ff，则则()2021/8/11 星期三26专题五专题五 要点热点探究要点热点探究A0t1时间时间内，物体所受拉力等于内，物体所受拉力等于Bt1t2时间时间内，拉力的功率等于内，拉力的功率等于C物体运物体运动动

26、的最大速度的最大速度Dt1t2时间时间内，物体的平均速度小于内，物体的平均速度小于2021/8/11 星期三27专题五专题五 要点热点探究要点热点探究例例2变变式式题题BC【解解析析】0t1时时间间内内，由由牛牛顿顿第第二二定定律律有有FFfma1，得得FFf选选项项A错错误误；在在t1时时刻刻有有PFv1而而在在t1t2时时间间内内功功率率不不变变，选选项项B正正确；当牵引力确；当牵引力FFf时物体速度最大，有时物体速度最大，有vm，选选项项C正正确确；t1t2时时间间内内的的平平均均速速度度数数值值上上等等于于过过AB弧弧线线与与时时间间轴轴所所围围面面积积与与该该段段时时间间的的比比值值

27、，很很明明显显大大于于选项选项D错误错误.2021/8/11 星期三28专题五专题五 教师备用习题教师备用习题教师备用习题教师备用习题1.一一质质量量为为m的的物物体体静静止止在在水水平平地地面面上上，在在水水平平拉拉力力F的的作作用用下下开开始始运运动动，在在06 s内内物物体体运运动动的的速速度度时时间间图图象象和和拉拉力力的的功功率率时时间间图图象象如如图图所所示示，取取g10 m/s2，下下列列判判断断正正确确的的是是()2021/8/11 星期三29专题五专题五 教师备用习题教师备用习题A拉力拉力F的大小的大小为为4 N，且保持不，且保持不变变B物体的物体的质质量量为为2 kgC06

28、 s内物体克服摩擦力做功内物体克服摩擦力做功24 JD06 s内拉力做的功内拉力做的功为为156 J2021/8/11 星期三30专题五专题五 教师备用习题教师备用习题【解解析析】BD由由图图象象可可知知，t2 s后后物物体体做做匀匀速速直直线线运运动动，F2f，速速度度为为6 m/s，P2F2v，fF24 N，在在02 s内内物物体体加加速速运运动动，加加速速度度a3 m/s2，由由于于t2 s时时，v6 m/s，P160 W，此此时时拉拉力力F110 N，在在02 s内内，由由牛牛顿顿第第二二定定律律可可知知F1fma可可得得，m2 kg，选选项项A错错误误、B正正确确由由速速度度图图象象

29、可可知知物物体体在在前前2 s内内的的位位移移s16 m，在在后后4 s内内的的位位移移为为s224 m,6 s内内物物体体克克服服摩摩擦擦力力做做的的功功为为WfF(s1s2)120 J，拉力做的功，拉力做的功为为WF1s1F2s2156 J，选项选项C错误错误、D正确正确2021/8/11 星期三31专题五专题五 教师备用习题教师备用习题【备备选选理理由由】本本题题通通过过vt图图象象和和Pt图图象象很很好好地地整整合合了了牛牛顿顿第第二二定定律律、功功和和功功率率的的计计算算，具具有有较较强强的的综综合合性性，需需要要考考生生准准确确解解读读vt图图象象和和Pt图图象象的的信信息息，同同

30、时时注注意意两两图图象象时时间间段段与与时时间间段段的的对对应应从从而而进进行行过过程程分分析析，并并且且注注意意两两图图象象时时刻刻与与时时刻刻的的对对应应从从而而进进行行状状态态分分析析，这这是是分分析析本本题题的的关关键键2021/8/11 星期三32专题五专题五 教师备用习题教师备用习题2质质量量为为2 kg的的物物体体，放放在在动动摩摩擦擦因因数数0.1的的水水平平面面上上，在在与与水水平平方方向向成成45斜斜向向上上的的拉拉力力的的作作用用下下由由静静止止开开始始运运动动，拉拉力力做做的的功功W和和物物体体发发生生的的位位移移l之之间间的的关关系系如如图图所所示示，重重力力加加速度

31、速度g取取10 m/s2，则则此物体此物体()A在位移在位移为为l9 m时时的速度是的速度是5 m/s B在位移在位移为为l9 m时时的速度大于的速度大于5 m/sC在在OA段运段运动动的加速度是的加速度是2.5 m/s2 D在在OA段运段运动动的加速度是的加速度是1.75 m/s22021/8/11 星期三33专题五专题五 教师备用习题教师备用习题【解解析析】D拉拉力力做做的的功功WFscos，则则在在OA段段运运动动的的过过程程中中，拉拉力力F根根据据牛牛顿顿第第二二定定律律有有Fcos(mgFsin)ma，解解得得a1.75 m/s2，此此时时的的速速度度满满足足v2as10.5 m2/

32、s2；在在AB段段运运动动过过程程中中，发发生生的的位位移移为为s9 m3 m6 m，从从图图中中容容易易看看出出AB段段运运动动过过程程中中，W27 J15 J12 J，F根据根据动动能定理有能定理有W(mgFsin)s故故vB m/s5 m/s，所以，所以选项选项D正确正确2021/8/11 星期三34专题五专题五 教师备用习题教师备用习题【备备选选理理由由】本本题题的的新新颖颖之之处处是是题题中中给给考考生生提提供供了了一一个个Wl图图象象，即即功功位位移移的的累累积积图图象象，对对此此图图象象的的理理解解要要注注意意以以下下两两点点：第第一一，功功和和位位移移都都是是累累积积量量(过过程程量量)；第第二二，根根据据功功的的定定义义式式WFscos易易知知Wl图图象象的的斜斜率率为为Fcos，据据此可得物体在各段位移内的拉力大小此可得物体在各段位移内的拉力大小2021/8/11 星期三352021/8/11 星期三36