专题06 功和能-三年（2020-2022）高考真题物理分项汇编（山东专用）

2020-2022年三年山东卷高考汇编 专题06 功和能 【考纲定位】 高考命题点 考纲要求 高考真题 1.功和功率 理解功和功率．了解生产生活中常见机械的功率大小及其意义. 2.动能和动能定理 理解动能和动能定理．能用动能定理解释生产生活中的现象. 2021·山东·高考 T3 2021·山东·高考 T18 3.重力势能和弹性势能 理解重力势能，知道重力势能的变化与重力做功的关系．定性了解弹性势能. 4.机械能守恒定律 通过实验，验证机械能守恒定律．理解机械能守恒定律，体会守恒观念对认识物理规律的重要性．能用机械能守恒定律分析生产生活中的有关问题. 2020·山东·高考 T11 5.能量守恒定律 理解能量守恒定律，能用能量守恒的观点解释自然现象，体会能量守恒定律是最基本、最普遍的自然规律之一. 2022·山东·高考 T2 【知识重现】 一、功和功率 1．功 (1)表达式W＝Flcos α，α是力F与位移l的方向夹角．适用于恒力做功的计算，可理解为力F乘以沿力方向的位移lcos α，也可理解为位移l乘以沿位移方向的分力Fcos α. (2)功的正负：功是标量，但有正负之分，功的正负可用来判断动力对物体做功还是阻力对物体做功． (3)一对作用力与反作用力做功：作用力与反作用力分别作用在两个不同的物体上，这两个物体各自发生的位移并不确定．当作用力做功时，反作用力可能做功也可能不做功，可能做正功也可能做负功． 2．功率的两个公式 (1)P＝.所求出的功率是时间t内的平均功率． (2)P＝Fvcos α.其中α是F与v方向的夹角；若v取瞬时速度，则对应的P为瞬时功率；若v取平均速度，则对应的P为平均功率． 注意：发动机的功率指发动机的牵引力F的功率，而不是汽车所受合外力的功率，因牵引力与速度同向，故有P＝Fv. 3．机车启动的两种典型方式 恒定功率启动 恒定加速度启动 图象 OA过 程分析 P不变： 加速度减小的加速直线运动 a不变： F不变 匀加速直线运动，维持时间 AB过 程分析 做速度为vm的匀速直线运动 加速度减小的加速度直线运动，在B点达到最大速度， 二、动能定理 1．动能 (1)定义式：Ek＝mv2，v为物体相对地的速度． (2)标量：物体的速度变化，动能不一定变化，如匀速圆周运动．物体的动能变化，速度(大小)一定发生变化． 2．动能定理 (1)内容：力对物体所做的总功等于物体动能的变化． (2)表达式：W＝ΔEk＝Ek2－Ek1. 注意：动能定理表达式是一个标量式，不能在某个方向上应用动能定理． 三、机械能守恒定律 1．重力势能 (1)表达式：Ep＝mgh，是标量，但有正负，正负表示物体的重力势能比它在零势能面上大还是小． (2)特点：是地球和物体共有的，其大小与零势能面的选取有关．重力势能的变化是绝对的，与零势能面的选取无关． (3)重力做功与重力势能变化的关系：WG＝Ep1－Ep2. 2．弹性势能 (1)特点：物体由于发生弹性形变而具有的能量．弹性势能的大小与形变量及劲度系数有关． (2)弹力做功与弹性势能变化的关系：W弹＝Ep1－Ep2. 3．机械能守恒定律的内容 在只有重力(或系统内弹力)做功的情况下，物体系统内的动能和重力势能(或弹性势能)发生相互转化，而机械能的总量保持不变． 4．机械能守恒定律的表达式 (1)守恒式：E1＝E2或Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2.E1、E2分别表示系统初、末状态时的总机械能． (2)转化式：ΔEk＝－ΔEp或ΔEk增＝ΔEp减．系统势能的减少量等于动能的增加量． (3)转移式：ΔEA＝－ΔEB或ΔEA增＝ΔEB减．系统只有A、B两物体时，A增加的机械能等于B减少的机械能． 注意：应用守恒式时需要规定重力势能的零势能面，应用转化式或转移式时则不必规定重力势能的零势能面． 四、功能关系和能量守恒 1．功能关系的应用关键在于将对“功”(或“能量转化”)的求解转化为对“能量转化”(或“功”)的求解，特别是涉及机械能、动能和内能三种能量转化过程的分析．几种常用的功能关系如下： (1)外力对物体所做的总功等于物体动能的增量，即W总＝ΔEk＝Ek2－Ek1(动能定理)． (2)重力做功对应重力势能的减少量，即WG＝－ΔEp＝Ep1－Ep2.重力做多少正功，重力势能就减少多少；重力做多少负功，重力势能就增加多少． (3)弹力做功对应弹性势能的减少量，即W弹＝－ΔEp＝Ep1－Ep2.弹力做多少正功，弹性势能就减少多少；弹力做多少负功，弹性势能就增加多少． (4)除重力或弹力以外的其他力做的功与物体机械能的增量相对应，即W其他＝ΔE＝E2－E1. 2．能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定