（通用版）2020版高考物理二轮复习 专题三 功和能 第1课时 功 功率和功能关系课件

第一部分专题三功和能高考命题轨迹高考命题点命题轨迹情境图功和功率的分析与计算20152卷1720172卷1420183卷1915(2)17题17(2)14题18(3)19题动能定理的应用20151卷1720172卷2420181卷14、18,2卷1420193卷1715(1)17题17(2)24题19(3)17题18(1)18题18(2)14题机械能守恒和能量守恒定律的应用20183卷17力学中功能关系的理解和应用20162卷2120171卷24,3卷1616(2)21题17(3)16题相关知识链接1.几种力做功的特点(1)重力、弹簧弹力、静电力做功与无关.(2)摩擦力做功的特点①单个摩擦力(包括静摩擦力和滑动摩擦力)可以做正功，也可以做负功，还可以不做功.②相互作用的一对静摩擦力做功的代数和，在静摩擦力做功的过程中，只有机械能的转移，没有机械能转化为其他形式的能；相互作用的一对滑动摩擦力做功的代数和，且总为.在一对滑动摩擦力做功的过程中，不仅有相互摩擦的物体间机械能的转移，还有部分机械能转化为内能，转化为内能的量等于系统机械能的减少量，等于滑动摩擦力与的乘积.③摩擦生热是指滑动摩擦生热，静摩擦不会生热.路径总等于零不为零负值相对位移2.几个重要的功能关系(1)重力的功等于的减少量，即WG＝.(2)弹力的功等于的减少量，即W弹＝.(3)合力的功等于的变化，即W＝.(4)重力(或系统内弹簧弹力)之外的其他力的功等于的变化，即W其他＝ΔE.(5)系统内一对滑动摩擦力做的功是系统内能改变的量度，即Q＝Ff·x相对.重力势能－ΔEp弹性势能－ΔEp动能ΔEk机械能1.功和功率的求解(1)功的求解：W＝Flcosα用于恒力做功，变力做功可以用或者图象法来求解.(2)功率的求解：可以用定义式P＝来求解，如果力是恒力，可以用P＝Fvcosα来求解.2.动能定理的应用技巧若运动包括几个不同的过程，可以全程或者应用动能定理.规律方法提炼动能定理Wt分过程高考题型1功和功率的分析与计算内容索引NEIRONGSUOYIN高考题型2动能定理的应用高考题型3机械能守恒和能量守恒定律的应用高考题型4力学中功能关系的理解和应用功和功率的分析与计算题型：选择题：5年3考高考题型1例1(多选)(2019·山东菏泽市下学期第一次模拟)如图1所示，半径为R的半圆弧槽固定在水平地面上，槽口向上，槽口直径水平，一个质量为m的物块从P点由静止释放刚好从槽口A点无碰撞地进入槽中，并沿圆弧槽匀速率地滑行到最低点B点，不计物块的大小，P点到A点高度为h，重力加速度大小为g，则下列说法正确的是图1A.物块从P到B过程克服摩擦力做的功为mg(R＋h)B.物块从A到B过程重力的平均功率为2mg2ghπC.物块在B点时对槽底的压力大小为R＋2hmgRD.物块到B点时重力的瞬时功率为mg2gh√√根据机械能守恒，物块到A点时的速度大小由mgh＝12mv2得v＝2gh，解析物块从A到B过程做匀速圆周运动，根据动能定理有mgR－Wf＝0，因此克服摩擦力做功Wf＝mgR，A项错误；从A到B运动的时间t＝12πRv＝πR22gh，因此从A到B过程中重力的平均功率为P＝Wt＝2mg2ghπ，B项正确；物块在B点时，根据牛顿第二定律FN－mg＝mv2R，求得FN＝R＋2hmgR，根据牛顿第三定律可知，FN′＝FN＝R＋2hmgR，C项正确；物块到B点时，速度的方向与重力方向垂直，因此重力的瞬时功率为零，D项错误.拓展训练1(多选)(2019·山东济宁市第二次摸底)如图2所示，A、B两物体的质量分别为m、2m，中间用轻杆相连，放在光滑固定的斜面上(轻杆与斜面平行).现将它们由静止释放，在下滑的过程中A.两物体下滑的加速度相同B.轻杆对A做正功，对B做负功C.系统的机械能守恒D.任意时刻两物体重力的功率相同图2√√解析因为A、B两物体用轻杆相连，一起运动，加速度相同，A正确；对两物体整体受力分析得：(2m＋m)gsinθ＝(2m＋m)a，整体加速度a＝gsinθ；设杆对B的力为F，隔离B可得：2mgsinθ＋F＝2ma，且a＝gsinθ，所以F＝0，B错误；只有重力对系统做功，动能和重力势能相互转化，机械能守恒，C正确；重力瞬时功率P＝mgvy，虽然两物体速度相同，但是质量不一样，则同一时刻两物体重力功率不一样，D错误.拓展训练2(多选)(2019·四川广元市第二次适应性统考)某质量m＝1500kg的“双引擎”小汽车，当行驶速度v≤54km/h时靠电动机输出动力；当行驶速度在54km/hv≤90km/h范围内时靠汽油机输出动力，同时内部电池充电；当行驶速度v90km/h时汽油机和电动机同时工作，这种汽车更节能环保.该小汽车在一条平直的公路上由静止启动，汽车的牵引力F随运动时间t变化的图线如图3所示，所受阻力恒为1250N.已知汽车在t0时刻第一次切换动力引擎，以后保持恒定功率行驶至第11s末.则在前11s内A.经过计算t0＝6sB.电动机输出的最大功率为60kWC.汽油机工作期间牵引力做的功为4.5×105JD.汽车的位移为160m图3√√解析开始阶段，牵引力F1＝5000N，根据牛顿第二定律可得，F1－Ff＝ma，解得：开始阶段加速度a＝2.5m/s2.v1＝54km/h＝15m/s，根据t0＝v1a，解得t0＝6s，故A项正确；t0时刻，电动机输出的功率最大，且Pm＝F1v1＝5000×15W＝75000W＝75kW，故B项错误；汽油机工作期间，功率P＝F2v1＝6000×15W＝90kW,11s末汽车的速度v2＝PF＝90×1033600m/s＝25m/s，汽油机工作期间牵引力做的功W＝Pt2＝90×103×(11－6)J＝4.5×105J，故C项正确；汽车前6s内的位移x1＝12at02＝12×2.5×62m＝45m，后5s内根据动能定理得：Pt2－Ffx2＝12mv22－12mv12，解得：x2＝120m.所以前11s时间内汽车的位移x＝x1＋x2＝45m＋120m＝165m，故D项错误.动能定理的应用题型：选择或者计算题：5年4考高考题型21.应用动能定理解题的基本思路(1)确定研究对象和研究过程；(2)进行运动分析和受力分析，确定初、末速度和各力做功情况，利用动能定理全过程或者分过程列式.2.动能定理的应用(1)动能定理是根据恒力做功和直线运动推导出来的，但是也适用于变力做功和曲线运动.(2)在涉及位移和速度而不涉及加速度和时间问题时，常选用动能定理分析.(3)动能定理常用于分析多运动过程问题，关键是明确各力及各力作用的位移.例2(多选)(2019·宁夏银川市质检)如图4所示为一滑草场.某条滑道由上下两段高均为h，与水平面倾角分别为45°和37°的滑道组成，载人滑草车与草地之间的动摩擦因数为μ.质量为m的载人滑草车从坡顶由静止开始自由下滑，经过上、下两段滑道后，最后恰好静止于滑道的底端(不计载人滑草车在两段滑道交接处的能量损失，重力加速度为g，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8).则图4A.动摩擦因数μ＝67B.载人滑草车最大速度为2gh7C.载人滑草车克服摩擦力做功为mghD.载人滑草车在下段滑道上的加速度大小为35g√√解析对载人滑草车从坡顶由静止到底端的全过程分析，由动能定理可知：mg·2h－μmgcos45°·hsin45°－μmgcos37°·hsin37°＝0，解得μ＝67，选项A正确；对经过上段滑道的过程分析，根据动能定理有mgh－μmgcos45°·hsin45°＝12mv2，解得：v＝2gh7，选项B正确；载人滑草车克服摩擦力做功为2mgh，选项C错误；载人滑草车在下段滑道上的加速度大小为a＝μmgcos37°－mgsin37°m＝335g，选项D错误.拓展训练3(2019·山西五地联考上学期期末)如图5所示，固定斜面倾角为θ.一轻弹簧的自然长度与斜面长相同，都为L，弹簧一端固定在斜面的底端，将一个质量为m的小球放在斜面顶端与弹簧另一端接触但不相连，用力推小球使其挤压弹簧并缓慢移到斜面的中点，松手后，小球最后落地的速度大小为v，不计空气阻力和一切摩擦，重力加速度为g，则该过程中，人对小球做的功W及小球被抛出后离地面的最大高度H分别为A.12mv2－mgLsinθ；v2sin2θ＋2gLsinθcos2θ2gB.12mv2；v2sin2θ－2gLsinθcos2θ2gC.12mv2－12mgLsinθ；v2sin2θ＋2gLsinθcos2θ2gD.12mv2－mgLsinθ；v22g√图5解析对人从开始压弹簧到小球落地的整个过程，由动能定理得W＋mgLsinθ＝mv2－0，12则W＝12mv2－mgLsinθ；由动能定理得mgLsinθ＝12mv2－12mv02；设小球离开斜面时的速度为v0.对小球做斜抛运动的过程，从最高点到落地的过程，由动能定理得mgH＝12mv2－12m(v0cosθ)2，联立解得：H＝v2sin2θ＋2gLsinθcos2θ2g.拓展训练4(2019·云南昭通市上学期期末)如图6，固定在竖直平面内的倾斜轨道AB，与水平固定光滑轨道BC相连，竖直墙壁CD高H＝0.2m，在地面上紧靠墙壁固定一个和CD等高，底边长L1＝0.3m的固定斜面.一个质量m＝0.1kg的小物块(视为质点)在轨道AB上从距离B点L2＝4m处由静止释放，从C点水平抛出，已知小物块与AB段轨道间的动摩擦因数为0.5，通过B点时无能量损失；AB段与水平面的夹角为37°.(空气阻力不计，取重力加速度g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)(1)求小物块运动到B点时的速度大小；图6答案4m/s根据动能定理有：mgL2sin37°－μmgL2cos37°＝12mvB2，解析对小物块从A到B过程分析，解得：vB＝4m/s；(2)求小物块从C点抛出到击中斜面的时间；答案115s解析设物块落在斜面上时水平位移为x，竖直位移为y，如图所示：对平抛运动，有：x＝vBt，y＝12gt2，结合几何关系，有：H－yx＝HL1＝23，解得：t＝115s或t＝－35s(舍去)；(3)改变小物块从轨道上释放的初位置，求小物块击中斜面时动能的最小值.答案0.15J解析设小物块从轨道上A′点静止释放且A′B＝L，运动到B点时的速度为vB′，对物块从A′到碰撞斜面过程分析，根据动能定理有：mgLsin37°－μmgcos37°·L＋mgy＝mv2－012mvB′2＝mgLsin37°－μmgLcos37°12对物块从A′到运动到B过程分析，根据动能定理有又x＝vB′t，y＝12gt2，H－yx＝23联立解得：12mv2＝mg(25y16＋9H216y－9H8)，故当25y16＝9H216y，即y＝35H＝0.12m时，动能最小为Ekmin，代入数据，解得Ekmin＝0.15J.机械能守恒和能量守恒定律的应用题型：选择题：5年1考高考题型31.机械能守恒的判断(1)利用机械能守恒的定义判断；(2)利用做功判断；(3)利用能量转化判断；(4)对于绳突然绷紧和物体间非弹性碰撞问题，机械能往往不守恒.2.解题步骤(1)选取研究对象，分析物理过程及状态；(2)分析受力及做功情况，判断机械能是否守恒；(3)选取参考面，根据机械能守恒列式.3.应用技巧对于连接体的机械能守恒问题，常常应用重力势能的减少量等于动能的增加量来分析和求解.例3(多选)(2019·福建厦门市上学期期末质检)有一款蹿红的小游戏“跳一跳”，游戏要求操作者通过控制棋子(质量为m，可视为质点)脱离平台时的速度，使其能从同一水平面上的平台跳到旁边的另一平台上.如图7所示的抛物线为棋子在某次跳跃过程中的运动轨迹，轨迹的最高点距平台上表面高度为h，不计空气阻力，重力加速度为g，则A.棋子从离开平台至运动到最高点的过程中，重力势能增加mghB.棋子从离开平台至运动到最高点的过程中，机械能增加mghC.棋子离开平台后距平台面高度为h2时动能为mgh2D.棋子落到另一平台上时的速度大于2gh√√图7解析设平台表面