2023版高考物理一轮总复习专题5机械能第1讲功功率课件

这是一份2023版高考物理一轮总复习专题5机械能第1讲功功率课件，共60页。PPT课件主要包含了Flcosα，功的正负判断，平均功率，Fvcosα，小于或等于，答案A，答案BD，答案BC，答案ACD，答案C等内容，欢迎下载使用。
必 备 知 识·深 悟 固 基
一、功1．做功的两个必要条件：________和物体在力的方向上发生了________．2．公式：W＝________．适用于________做功．其中α为F与l方向间夹角，l为物体对地的位移．
温馨提示：功是标量，比较做功多少看功的绝对值．
二、功率1．定义：功与完成这些功所用时间的________．2．物理意义：描述力对物体做功的________．3．公式(1)定义式：P＝______，P为时间t内的____________．(2)推论式：P＝________．(F与v的夹角为α)4．额定功率：机械正常工作时输出的最大功率．5．实际功率：机械实际工作时输出的功率，要求_____________额定功率．
6．P＝Fv中三个物理量间的关系及公式的应用
(1)功的公式可理解为F·(lcs α)，也可理解为(Fcs α)·l．(2)功的正、负不表示方向，也不表示多少．(3)某力对物体做负功与“物体克服某力做功(取绝对值)”意义等同．(4)功率的公式可理解为F·(vcs α)，也可理解为(Fcs α)·v．
1．[功](多选)质量为m的物体放在粗糙的水平面上，受到水平力F的作用，下列说法正确的是(　　)A．如果物体做匀加速直线运动，则力F一定做正功B．如果物体做匀加速直线运动，则力F可能做负功C．如果物体做匀减速直线运动，则力F可能做正功D．如果物体做匀减速直线运动，则力F可能做负功【答案】ACD
【解析】设“复兴号”速率为v，由题意知受到阻力的大小f＝kv2，“复兴号”匀速运动时输出功率P＝Fv＝fv＝kv3，如果“复兴号”动车组发动机的输出功率变为原来的8倍，则它的最大速率变为原来的2倍，故A正确，B、C、D错误．
4．[功和功率]如图所示，质量为60 kg的某同学在做引体向上运动，从双臂伸直到肩部与单杠同高度算1次，若他在1分钟内完成了10次，每次肩部上升的距离均为0.4 m，则他在1分钟内克服重力所做的功及相应的功率约为(　　)A．240 J；4 W　　B．2 400 J；2 400 WC．2 400 J；40 W　　D．4 800 J；80 W【答案】C
关 键 能 力·突 破 要 点
考点1　功的理解和计算　[基础考点]
1．功的正负的判断方法
2．恒力做功的计算方法3．合力做功的计算方法方法一：先求合力F合，再用W合＝F合lcs α求功．方法二：先求各个力做的功W1、W2、W3…，再应用W合＝W1＋W2＋W3＋…求合力做的功．
例1　(2021年全国卷Ⅱ)(多选)水平桌面上，一质量为m的物体在水平恒力F拉动下从静止开始运动，物体通过的路程等于s0时，速度的大小为v0，此时撤去F，物体继续滑行2s0的路程后停止运动，重力加速度大小为g，则(　　)
1．中国制造的某一型号泵车如图所示，表中列出了其部分技术参数．已知混凝土密度为2.4×103 kg/m3，假设泵车的泵送系统以150 m3/h的输送量给30 m高处输送混凝土，则每小时泵送系统对混凝土做的功至少为(　　)
 A．1.08×107 J　　B．5.04×107 JC．1.08×108 J　　D．2.72×108 J【答案】C　【解析】泵车的泵送系统以150 m3/h的输送量给30 m高处输送混凝土，每小时泵送系统对混凝土做的功W＝ρVgh＝2.4×103×150×10×30 J＝1.08×108 J，故C正确．
2．一滑块在水平地面上沿直线滑行，t＝0时其速度为1 m/s，从此刻开始，在滑块运动方向上再施加一水平作用力F，力F、滑块的速率v随时间的变化规律分别如图甲和乙所示，设在第1 s内、第2 s内、第3 s内力F对滑块做的功分别为W1、W2、W3，则以下关系正确的是(　　)A．W1＝W2＝W3　B．W1＜W2＜W3C．W1＜W3＜W2　D．W1＝W2＜W3【答案】B　
考点2　功率的理解　[基础考点]
注意：α变化时，不能用P＝Fvcs α计算平均功率．
例2　(多选)质量为m的物体静止在光滑水平面上，从t＝0时刻开始受到水平力的作用．力的大小F与时间t的关系如图所示，力的方向保持不变，则(　　)
1．(2021年佛山模拟)质量为m的小鸟，以速度v沿着与水平面成θ角斜向上的方向匀速飞行，重力加速度为g，则(　　)A．小鸟处于超重状态B．空气对小鸟作用力的方向与v的方向相反C．空气对小鸟作用力的大小为mgD．重力对小鸟做功功率为－mgv【答案】C　
【解析】小鸟匀速飞行，合力为零，既不超重也不失重，故A错误；小鸟受重力和空气对小鸟的作用力，由于小鸟匀速飞行，则合力为零，即空气对小鸟的作用力与重力等大反向，大小为mg，故B错误，C正确；功率公式P＝Fv，要求力与速度共线，所以重力对小鸟做功功率为P＝－mgvsin θ，故D错误．
考点3　机车的两种启动方式　[能力考点]
1．两种启动方式的比较
例3　(2021年湖南卷)“复兴号”动车组用多节车厢提供动力，从而达到提速的目的．总质量为m的动车组在平直的轨道上行驶．该动车组有四节动力车厢，每节车厢发动机的额定功率均为P，若动车组所受的阻力与其速率成正比(F阻＝kv，k为常量)，动车组能达到的最大速度为vm．下列说法正确的是(　　)A．动车组在匀加速启动过程中，牵引力恒定不变B．若四节动力车厢输出功率均为额定值，则动车组从静止开始做匀加速运动
[解题方略]　解决机车启动问题应注意的四点(1)分清是匀加速启动还是恒定功率启动．(2)匀加速启动过程中，机车功率不断增大，最大功率是额定功率．(3)以额定功率启动的过程中，牵引力不断减小，机车做加速度减小的加速运动，牵引力的最小值等于阻力．(4)无论哪种启动方式，最后达到最大速度时，均满足P＝f阻vm，P为机车的额定功率．
1．(2020年天津卷)(多选)“复兴号”动车在世界上首次实现速度350 km/h自动驾驶功能，成为我国高铁自主创新的又一重大标志性成果．一列质量为m的动车，初速度为v0，以恒定功率P在平直轨道上运动，经时间t达到该功率下的最大速度vm，设动车行驶过程所受到的阻力F保持不变．
2．(2021年肥城模拟)某起重机某次从t＝0时刻由静止开始提升质量为m的物体，其a－t图像如图所示，t1～t2内起重机的功率为额定功率，不计其他阻力，重力加速度为g，则以下说法正确的是(　　)
A．该起重机的额定功率为mat1B．该起重机的额定功率为(mg＋ma0)a0(t2－t1)C．0～t1和t1～t2时间内牵引力做的功之比为t1∶2(t2－t1)D．0～t1和t1～t2时间内牵引力做的功之比为t1∶2t2【答案】C　
1．变力做功的四种解决方法(1)应用动能定理：利用公式W＝Flcs α不容易直接求功时，尤其对于曲线运动或变力做功问题，可考虑由动能的变化来间接求功，所以动能定理是求变力做功的首选．
深 度 研 练·素 养 提 升
(2)微元法：将物体的位移分割成许多小段，因每一小段很小，每一小段上作用在物体上的力可以视为恒力，这样就将变力做功转化为在无数多个位移上的恒力所做功的代数和．此法常用于求解大小不变、方向改变的变力做功问题．
(4)图像法：在F－x图像中，图线与x轴所围“面积”的代数和就表示力F在这段位移内所做的功，且位于x轴上方的“面积”为正功，位于x轴下方的“面积”为负功，但此方法只适用于便于求图线所围面积的情况(如三角形、矩形、圆等规则的几何图形)．
2．变力做功的分析案例
例4　(多选)如图所示，水平转台上有一质量为m的小物块，用长为L的细绳连接在转台中心的竖直转轴上，细线与转轴间的夹角为θ．系统静止时，细线绷直但绳中张力为零，物块与转台间动摩擦因数为μ，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力．
1．如图所示，在光滑水平桌面内，固定有光滑轨道ABC，其中半圆轨道BC与直轨道AB相切于B点，物体受到与AB平行的水平拉力F，从静止开始运动，拉力F的大小如图乙所示(以A为坐标原点，拉力F从A指向B为正方向)．若m＝1 kg，AB＝4 m，半圆轨道的半径R＝1.5 m，g取10 m/s2．
2．(多选)如图所示，A、B质量分别为m和M，B系在固定于墙上的水平轻弹簧的另一端，并置于光滑的水平面上，弹簧的劲度系数为k．将B向右拉离平衡位置x后，无初速度释放，在此后的运动中A、B保持相对静止，则在弹簧恢复原长的过程中(　　)
3．轻质弹簧右端固定在墙上，左端与一质量m＝0.5 kg的物块相连，如图甲所示，弹簧处于原长状态，物块静止，物块与水平面间的动摩擦因数μ＝0.2．以物块所在处为原点，水平向右为正方向建立x轴，现对物块施加水平向右的外力F，F随x轴坐标变化的情况如图乙所示，物块运动至x＝0.4 m处时速度为零，则此时弹簧的弹性势能为(g取10 m/s2)(　　)A．3.1 J　　B．3.5 J　　C．1.8 J　　D．2.0 J