1、第五章 机械能及其守恒定律考纲下载考情上线1.功和功率()2动能和动能定理()3重力做功与重力势能()4功能关系、机械能守恒定律及其应用()实验五：探究动能定理实验六：验证机械能守恒定律考纲解读高考对本章知识点考查频率最高的是动能定理、机械能守恒定律，单独考查功和功率时多以选择题形式出现，与牛顿运动定律、平抛运动、圆周运动及电磁学知识相结合时，多以计算题的形式出现高考地位1.从近几年高考来看，关于功和功率的考查，多以选择题的形式出现，有时与电流及电磁感应相结合命题2功和能的关系一直是高考的“重中之重”，是高考的热点和重点，涉及这部分内容的考题不但题型全、分量重，而且还经常有压轴题，考查最多的是
2、动能定理和机械能守恒定律，且多数题目是与牛顿运动定律、平抛运动、圆周运动以及电磁学等知识相结合的综合性试题3动能定理及能量守恒定律仍将是高考考查的重点高考题注重与生产、生活、科技相结合，将对相关知识的考查放在一些与实际问题相结合的情境中去，能力要求不会降低第1讲 功和功率01主干回顾固基础 知识点1 功 1.做功的两个必要条件(1)作用在物体上的(2)物体在上发生的位移 2公式：WFlcos(1)是力与方向之间的夹角，l为物体对地的位移(2)该公式只适用于做功(3)功是(标或矢)量力力的方向位移恒力标 3功的正负判断夹角功的正负90力对物体做，或者说物体这个力做了功90力对物体_正功负功克服不
3、做功 知识点2 功率 1.定义：功与完成这些功所用时间的 物理意义：描述力对物体比值做功的快慢平均功率平均功率瞬时功率 3额定功率 机械时的最大功率 4实际功率 机械时的功率，要求不大于长时间工作实际工作额定功率 一、基础知识题组 1.功的理解(多选)下列选项所示的四幅图是小明提包回家的情景，其中小明提包的力做正功的是()解析：A中将包提起来的过程中，提包的力对包做正功，B中人提包水平匀速行驶时，提包的力不做功，C中人乘电梯上升过程中，提包的力对包做正功，D中人提包上楼的过程中，提包的力对包做正功 答案：ACD 2.功的理解拖着旧橡胶轮胎跑是身体耐力训练的一种有效方法如果某受训者拖着轮胎在水平
4、直道上跑了100 m，那么下列说法正确的是()A轮胎受到地面的摩擦力做了负功 B轮胎受到的重力做了正功 C轮胎受到的拉力不做功 D轮胎受到地面的支持力做了正功 解析：根据力做功的条件，轮胎受到的重力和地面的支持力都与位移垂直，这两个力均不做功，B、D错误；轮胎受到地面的摩擦力与位移反向，做负功，A正确；轮胎受到的拉力与位移夹角小于90，做正功，C错误 答案：A 3.功的理解如图所示的a、b、c、d中，质量为M的物体甲受到相同的恒力F的作用，在力F作用下使物体甲在水平方向移动相同的位移表示物体甲与水平面间的动摩擦因数，乙是随物体甲一起运动的小物块，比较物体甲移动的过程中力F对甲所做的功的大小()
5、AWa最小 BWd最大 CWaWcD四种情况一样大 解析：依据功的定义式WFscos，在本题的四种情况下，F、s、均相同，这样四种情况下力F所做的功一样大，故选项D正确 答案：D 4.功率的理解(多选)关于功率的公式PFvcos，以下理解正确的是()A它是由功率的定义式PW/t及功的定义式WFlcos联合导出的，所以它只能用来计算平均功率 B若F与v的夹角0，PFv C当公式中的v表示平均速度且F为恒力时，则PFvcos求解的是平均功率 D当F、v、均为瞬时值时，PFvcos求解的是瞬时功率 解析：PFvcos是由功率的定义式和功的定义式推导得来的，但它既能用来求解平均功率，也能用来求解瞬时功
6、率，A错误夹角是力F与速度v的夹角，当夹角0时，PFv，B正确当F为恒力，v为平均速度时，P为平均功率；当v为瞬时速度时，P为瞬时功率，C、D正确 答案：BCD 5.功率的简单计算设飞机飞行中所受阻力与速度的平方成正比，如果飞机以速度v匀速飞行，其发动机功率为P，则发动机功率为8P时，飞机飞行的速度为()AvB2v C4v D8v 解析：当速度为v时，牵引力Ffkv2，则PFvkv3，设功率为8P时，速度为v，则8Pkv3.由以上两式得v2v，故B正确 答案：B答案：C 二、规律方法题组 7.关于变力功的求解如图所示，一个人推磨，其推磨杆的力的大小始终为F，与磨杆始终垂直，作用点到轴心的距离为
7、r，磨盘绕轴缓慢转动则在转动一周的过程中推力F做的功为()A0 B2rF C2Fr D2rF 解析：磨盘转动一周，力的作用点的位移为0，但不能直接套用WFlcos求解，因为在转动过程中推力F为变力 我们可以用微元的方法来分析这一过程 由于F的方向在每时刻都保持与作用点的速度方向一致，因此可把圆周划分成很多小段来研究，如图所示当各小段的弧长si足够小(si0)时，F的方向与该小段的位移方向一致，所以有：WFFs1Fs2Fs3FsiF2r2rF(这等效于把曲线拉直)答案：B 8.用图象法求变力功如下图甲所示，静止于光滑水平面上坐标原点处的小物块，在水平拉力F作用下，沿x轴方向运动，拉力F随物块所在
8、位置坐标x的变化关系如图乙所示，图线为半圆则小物块运动到x0处时F做的总功为()答案：C 变力做功的计算方法 1用动能定理WEk或功能关系求 2当变力的功率P一定时，可用WPt求功，如机车恒功率启动时 3当力的大小不变，而方向始终与运动方向相同或相反时，这类力做的功等于力和路程(不是位移)的乘积如滑动摩擦力做功等02典例突破知规律 考点1 判断正、负功的方法 考点解读：功的正负的判断方法 1根据力和位移方向之间的夹角判断 此法常用于物体做直线运动时恒力做功的判断 2根据力和速度方向之间的夹角判断 此法常用于质点做曲线运动时变力做功的判断 当090，力对物体做正功；90F阻，之后还要在功率不变的
9、情况下变加速一段时间才达到最后的最大速度vmax.(3)机车以恒定功率运行时，牵引力做的功WPt.由动能定理：PtF阻xEk.此式经常用于求解机车以恒定功率启动过程的位移大小(1)根据图线ABC，判断该电动车做什么运动，并计算电动车的额定功率；(2)求此过程中电动车做匀加速直线运动的加速度的大小；(3)电动车由静止开始运动，经过多长时间速度达到v12 m/s?(2)图象中的C点对应电动车的速度为_，恰好为电动车的_速度 提示：15 m/s 最大 尝试解答(1)AB段表示电动车做匀加速直线运动，BC段表示电动车做加速度逐渐减小的变加速直线运动_6103_W_(2)2_m/s2_(3)1_s(1)
10、分析图线可知：图线AB段代表的过程为牵引力F不变，阻力Ff不变，电动车由静止开始做匀加速直线运动；图线BC段的斜率表示电动车的功率P，P不变，为额定功率，达到额定功率后，则电动车所受牵引力逐渐减小，做加速度减小的变加速直线运动，直至达最大速度15 m/s；此后电动车做匀速直线运动由图象可得，当达到最大速度vmax15 m/s时，牵引力为Fmin400 N 故恒定阻力FfFmin400 N 额定功率PFminvmax6103 W 分析机车启动问题时应注意的事项(1)机车启动的方式不同，机车运动的规律就不同，因此机车启动时，其功率、速度、加速度、牵引力等物理量的变化规律也不相同，分析图象时应注意坐
11、标轴的意义及图象变化所描述的规律(2)恒定功率下的加速一定不是匀加速，这种加速过程发动机做的功可用WPt计算，不能用WFl计算(因为F为变力)(3)以恒定牵引力加速时的功率一定不恒定，这种加速过程发动机做的功常用WFl计算，不能用WPt计算(因为功率P是变化的)变式训练(多选)汽车发动机的额定功率为P1，它在水平路面上行驶时受到的阻力f大小恒定，汽车在水平路面上由静止开始运动，所能达到的最大速度为v，汽车发动机的输出功率随时间变化的图象如图所示则汽车()A在0t1时间内做匀加速运动，牵引力恒定 B在0t1时间内做变加速运动，牵引力增大 C在t1时刻后加速度逐渐减小，速度达到v后做匀速运动 D在
12、t1时刻后牵引力恒定，与阻力大小相等03特色培优增素养 解题突破：变力做功的计算 典题例证(16分)如图甲所示，在世博会上拉脱维亚馆的风洞飞行表演，令参观者大开眼界，最吸引眼球的就是正中心那个高为H10 m，直径D4 m的透明“垂直风洞”风洞是人工产生和控制的气流，以模拟飞行器或物体周围气体的流动，并可量度气流对物体的作用以及观察物理现象的一种管道状实验设备风洞飞行表演的示意图如图乙所示在风力作用的正对面积不变时，风力F0.06v2(v为风速)在本次风洞飞行表演中，表演者的质量m60 kg，为提高表演的观赏性，控制风速v与表演者上升的高度h间的关系如图丙所示g10 m/s2.求：(1)表演者上升达到最大速度时的高度h1.(2)表演者上升的最大高度h2.审题抓住信息，快速推断信息挖掘关键信息题干风力F0.06 v2表演者受的风力是变力v与h关系图v2与h成线性变化并随着h的增大而减小问题(1)上升达到最大速度此时F合0(2)上升的最大高度此时表演者的速度为零 答题规范解题，步步得分(1)由图丙可知关系式：v21.2104500h(2分)风力F7.210230h(3分)当表演者在上升过程中达到最大速度vm时有 Fmg(2分)代入数据得h14 m(2分)答案(1)4 m(2)8 m
