2022屆安徽人教版學(xué)海導(dǎo)航新課標(biāo)高中總復(fù)習(xí)（第1輪）物理8

5.1功和功率內(nèi)容要求說明功和功率Ⅱ動能和動能定理Ⅱ重力做功與重力勢能Ⅱ?qū)嶒灒禾骄縿幽芏ɡ砉δ荜P(guān)系、機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用Ⅱ?qū)嶒灒候炞C機(jī)械能守恒定律功和能的概念是物理學(xué)中重要的基本概念.能的轉(zhuǎn)化和守恒定律是自然界中最重要、最普遍、最基本的客觀規(guī)律.功和能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系不僅為解決力學(xué)問題開辟了一條新的重要途徑，同時它也是分析解決電磁學(xué)、熱學(xué)等領(lǐng)域中的問題的重要依據(jù).運用能量的觀點分析解決有關(guān)問題時，可以不涉及過程中力的作用細(xì)節(jié)，關(guān)心的只是過程中的能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系和過程的始末狀態(tài)，這往往更能把握住問題的實質(zhì)，使解決問題的思路變得簡捷，并且能解決一些用牛頓定律無法解決的問題.高考對本章考查的熱點包括功和功率、動能定理，機(jī)械能守恒定律、能的轉(zhuǎn)化和守恒定律.考查的特點是靈活性強(qiáng)、綜合面大，能力要求高.如變力功的求法以及本章知識與牛頓運動定律、圓周運動、動量定理、動量守恒定律及電磁學(xué)、熱學(xué)知識的綜合應(yīng)用等等.涉及本章知識的命題不僅年年有、題型全、分量重，而且多年的高考壓軸題均與本章的功、能知識有關(guān).近幾年高考命題明顯加大了功與能的命題力度.特別是上海卷、廣東卷、新課程卷尤為突出,對基本概念的考查主要是針對功和功率的計算，對基本規(guī)律的考查主要針對動能定理、功能關(guān)系及機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用.高考考查本章的題型較全面，難度從易到難幾乎都有，而且本章知識常以生產(chǎn)、生活、科技為背景，結(jié)合牛頓運動定律、曲線運動知識、電磁學(xué)等內(nèi)容考查，題目的綜合性較強(qiáng)、難度較大.1.復(fù)習(xí)中要抓住功是能量變化的量度這條主線，多方面多角度理解功的概念.功和功率的分析和計算是高考考查的一個重點，對考生能力要求比較高，解決此類問題必須抓準(zhǔn)物理實質(zhì)，建立相關(guān)物理模型.2.動能定理是一條適用范圍很廣的物理規(guī)律.解題的優(yōu)越性很多，特別是涉及變力做功的問題.歷年高考對本章知識的考查以考查該定理的試題為最多，在不同題型、不同難度的試題中都對該定理有相當(dāng)分量的考查.復(fù)習(xí)中動能定理還應(yīng)注意結(jié)合牛頓定律的應(yīng)用.3.考查本章功、能知識，大量的試題是綜合性較強(qiáng)的問題.對于功、能知識與牛頓運動定律、圓周運動、動量守恒定律及電磁學(xué)等知識相聯(lián)系的綜合應(yīng)用，有的題目難度很大，要解答此類題目，必須有扎實的基礎(chǔ)知識和熟練地解決實際問題的能力，要能夠正確分析問題所涉及的物理過程，對作用過程復(fù)雜的問題要能夠正確合理地把全過程劃分為若干階段，正確分析各階段的物理實質(zhì)，弄清各階段所遵循的規(guī)律及各階段間的聯(lián)系.要做到以上這些，必須重視基礎(chǔ)知識的復(fù)習(xí)和基本能力的培養(yǎng)，不能一味地做難題，要把復(fù)習(xí)重點放在全面地鞏固基礎(chǔ)知識、運用基礎(chǔ)知識解決基本物理問題的能力培養(yǎng)上.只有基礎(chǔ)知識扎實了，基本能力培養(yǎng)起來了，才能解決難度較大、綜合性較強(qiáng)的問題.4.機(jī)械能守恒定律在力學(xué)中的地位是顯而易見的，在復(fù)習(xí)中要最大限度地發(fā)揮它的作用.機(jī)械能守恒定律的守恒條件只會背書上的原話用處不大，而應(yīng)了解它所包容的多種情況，多通過一些實例進(jìn)行分析和判斷機(jī)械能是否守恒以及多個物體組成的系統(tǒng)是否機(jī)械能守恒.同時，守恒定律公式表達(dá)式的選取問題，是一個長期被忽視的問題.選擇ΔEk=ΔEp列方程式，在不少題目中所帶來的不僅是省略參考平面的好處，更重要的是給分析和列方程式帶來很大的方便，在有些問題中，如按Ek+Ep=恒量列方程則較方便.機(jī)械能恒力功：W=Flcosα功率平均功率：瞬時功率P=Fvcosα功能關(guān)系重力做功與重力勢能變化：WG=Ep1-Ep2=-ΔEp彈力做功與彈性勢能變化：W彈=Ep1′-Ep2′=-ΔEp′動能定理:W總=Ek2-Ek1=ΔEk探究功與速度變化的關(guān)系功機(jī)械能重力和彈簧彈力以外的其他力做功與機(jī)械能變化：W外=E2-E1=ΔE滑動摩擦力或介質(zhì)阻力Ff做功與系統(tǒng)內(nèi)能變化：|ΔE內(nèi)|=|WFf|=Ff·s相對機(jī)械能動能：重力勢能：Ep=mgh彈性勢能：機(jī)械能守恒：Ek1+Ep1=Ek2+Ep2或ΔEk=-ΔEp驗證機(jī)械能守恒實驗功能關(guān)系1功功率第五章機(jī)械能1.力做功正、負(fù)的判斷

(2011屆安徽師大附中一模)關(guān)于摩擦力做功，下列敘述正確的是(

)A．摩擦力做功的多少只與初位置和末位置有關(guān)，與運動路徑無關(guān)B．滑動摩擦力總是做負(fù)功，不可以不做功C．靜摩擦力一定不做功D．靜摩擦力和滑動摩擦力都既可做正功，也可做負(fù)功

解析：摩擦力做功的多少與運動路徑有關(guān)，靜摩擦力和滑動摩擦力都既可做正功，也可做負(fù)功．

答案：D

點評：由于物體間的作用力總是成對出現(xiàn)，大小相等，方向相反，所以，對相互摩擦的兩個物體來說，一對靜摩擦力做功的代數(shù)和必為零(力和位移的大小都相等)；一對滑動摩擦力做功的代數(shù)和必不為零(力的大小相等，而位移的大小不等)．

一人乘電梯從1樓到20樓，在此過程中經(jīng)歷了先加速、后勻速、再減速的運動過程，則電梯對人做功情況是()A．加速時做正功，勻速時不做功，減速做負(fù)功

B．加速時做正功，勻速和減速時做負(fù)功

C．加速和勻速時做正功，減速時做負(fù)功

D．始終做正功

解析：準(zhǔn)確把握F與l的方向關(guān)系，夾銳角做正功，夾鈍角做負(fù)功，夾直角不做功．加速、勻速、減速過程位移始終向上，電梯對人的支持力也向上，所以始終做正功．

答案：D2.功的計算如圖5-1-3所示，質(zhì)量為m的物體沿傾角為α的粗糙斜面下滑了一段距離l，物體與斜面間的動摩擦因數(shù)為μ，試求物體所受各力在下滑過程中對物體所做的功，及這些力所做的總功.圖5-1-3

物體下滑過程中受重力G、彈力F1、滑動摩擦力F2作用，如圖5-1-5所示.重力做功W=Glcos(90°-α)=mglsinα彈力做功W1=F1lcos90°=0摩擦力做功為W2=F2lcos180°=-μmglcosα外力對物體所做的總功為W總=W+W1+W2=mglsinα-μmglcosα=mgl(sinα-μcosα)

點評：合力做功的求法：一種方法是先求出合力再用W=F合scosa求總功，另一種方法是總功等于各個力做功的代數(shù)和．后一種方法要求把各個功的正負(fù)號代入運算．

一個25kg的小孩從高度為3.0m的滑梯頂端由靜止開始滑下，滑到底端時的速度為2.0m/s，取g=10m/s2，關(guān)于力對小孩做的功，以下結(jié)果正確的是()A．合外力做功50JB．阻力做功500JC．重力做功500JD．支持力做功50J

解析：由于小孩的高度下降了3m，則重力對小孩做功為WG=mgh=25′10′3J=750J，C錯．小孩滑到底端時的動能Ek=mv2/2=50J，由動能定理知，合力做的功等于小孩動能的增量，A正確．支持力與小孩運動方向始終垂直，支持力不做功，D錯．由W總=WG-Wf=Ek-0=50J得Wf=700J，B錯．3.功率的分析與計算跳繩是一種健身運動.設(shè)某運動員的質(zhì)量為50kg,他1min跳繩180次.假定在每次跳躍中，腳與地面的接觸時間占跳躍一次所需時間的，則運動員跳繩時克服重力做功的平均功率是多少瓦？（g取10m/s2)

運動員跳繩時，豎直上升的過程中克服重力做功，跳一次的時間是人跳離地面屬豎直上拋，從起跳到回到地面的時間為豎直上升到最高點的時間為此過程克服重力做功跳繩時克服重力做功的平均功率為

點評：跳繩時是克服人自身的重力做功，所以人跳一次對自己做的功，大小等于重力在這個距離上做的功．

如圖5-1-4所示，將質(zhì)量為m的小球以初速度v0從A點水平拋出，正好垂直于斜面落在斜面上B點.已知斜面的傾角為α,則（1）小球落到斜面上B點時重力做功的瞬時功率為

;圖5-1-4（2）小球從A到B過程中重力做功的平均功率為

.

(1)

P=mgvy=mgv0cotα(2)4.機(jī)車啟動問題的計算汽車發(fā)動機(jī)的額定功率為60kW，汽車的質(zhì)量為5t，汽車在水平路面上行駛時，阻力是車重的0.1倍，g=10m/s2.(1)汽車保持額定功率不變從靜止啟動后，①汽車所能達(dá)到的最大速度是多大？②當(dāng)汽車的加速度為2m/s2時速度多大？③當(dāng)汽車的速度為6m/s時的加速度是多大？(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？汽車運動中所受的阻力大小為F′=0.1mg=0.1×5×103×10N=5×103N(1)汽車保持額定功率啟動時，做加速度逐漸減小的加速運動，當(dāng)加速度減小到零時，速度達(dá)到最大.①當(dāng)a=0時速度最大，所以，此時汽車的牽引力為F1=F′=5×103N則汽車的最大速度為②當(dāng)汽車的加速度為2m/s2時的牽引力為F2，由牛頓第二定律得F2-F′=ma1F2=F′+ma1=5×103N+5×103×2N=1.5×104N汽車的速度為③當(dāng)汽車的速度為6m/s時的牽引力為由牛頓第二定律得F3-F′=ma2汽車的加速度為(2)當(dāng)汽車以恒定加速度0.5m/s2勻加速運動時，汽車的牽引力為F4，由牛頓第二定律得

F4-F′=maF4=F′+ma=5×103+5×103×0.5N=7.5×103N

設(shè)汽車勻加速運動的時間為t

由P=F·v可知，汽車勻加速過程中功率P∝v，當(dāng)P=60kW時，

點評：機(jī)車的兩種啟動：(1)機(jī)車以恒定功率啟動，牽引力隨速度的增大而減小，機(jī)車做加速度逐漸減小的變加速運動．當(dāng)加速度減小到零時速度最大，以后機(jī)車做勻速運動(牽引力等于阻力)．(2)機(jī)車勻加速啟動，機(jī)車先做初速為零的勻加速運動．功率隨時間正比例增大，當(dāng)增大到額定功率時，開始做一段變加速運動，牽引力減小到等于阻力時，機(jī)車的速度增大到最大速度．

質(zhì)量m=4×103kg的汽車從靜止開始勻加速駛上傾角為α的斜坡，其中sinα=01,a=1m/s2,當(dāng)汽車達(dá)到該車額定功率P=90kW后以恒定功率繼續(xù)行駛，汽車受到的摩擦阻力為車重的0.05倍，求：（1）汽車做勻加速運動的時間是多少？（2）若斜坡長115.5m，且汽車達(dá)坡頂之前已達(dá)到最大速度，求汽車由坡底到坡頂?shù)目倳r間.

（1）汽車在斜坡上運動的v-t圖象如右圖所示.設(shè)汽車在斜坡上做勻加速運動時間為t1,在斜坡上運動的總時間為t2,由牛頓第二定律得F1-Ff-mgsinα=ma①由①得F1=Ff+mgsinα+ma=1×104N②由功率公式P=F1v1③將②代入③得v1=9m/s④所以(2)汽車勻加速的位移為⑤汽車在斜坡上行駛的最大速度⑥對汽車由t1到t2時刻應(yīng)用動能定理：P(t2-t1)-(Ff+mgsinα)(l-l1)=m(vm2-v12)⑦將④⑤⑥式數(shù)據(jù)代入⑦得t2=17.2s.

易錯題1：一個人用同樣大小的水平方向的力拉著木箱，分別在光滑和粗糙水平地面上前進(jìn)相同的距離，關(guān)于拉力做的功，下列說法中正確的是(

)A．在粗糙地面上做功較多

B．在光滑地面上做功較多

C．兩