考点21 功 功率和机车启动问题（核心考点精讲精练）-备战2024年高考物理一轮复习考点帮（新高考专用）

考点22 功 功率和机车启动 1. 3年真题考点分布 题型 选择题、解答题 高考考点 恒力做功；变力做功；汽车恒定加速度启动；机车恒定功率启动； 新高考 2023 山西卷7题、山东卷3题、江苏卷11题、山东卷8题、湖北卷4题、湖北卷9题、辽宁卷3题、全国乙卷8题 2022 重庆卷10题、福建卷1题、浙江卷13题、山东卷16题、山东卷9题、辽宁卷1题、全国乙卷20题、北京卷8题、广东卷9题、 2021 全国乙卷21题、湖南卷3题、湖南卷15题、浙江春招卷21题、重庆卷10、全国乙卷18题、湖北卷16题、北京卷8题、广东卷9题、 2. 命题规律及备考策略 【命题规律】近3年新高考卷对于运动的描述考查共计26次，主要考查： 1. 做功的判断和摩擦力做功的计算方法； 2. 利用动能定理、微元法、变力化恒力和图像法求变力做功； 3. 机车恒定的牵引力启动和恒定功率启动的问题分析； 【备考策略】熟练掌握功和功率的计算方法；灵活的选择公式和求解瞬时功率和平均功率； 熟练掌握并区分机车的两种启动方式，学会运用机车启动知识去解释起重机牵引物体的运动方式。 【命题预测】本节内容近几年来，是每年各省高考必考的内容之一，主要考察功和功率的计算、所涉及到的题型多种多样，一般与动能定理相结合，构成较为复杂的题型，不论是选择题还是解答题，往往都是以压轴题的形式出现，综合性较强。本节内容常常还会与电场和磁场相关的知识结合在一起，综合性也较高，2024年考生，在学习本节内容时，一定要多思考，理解物体的过程变化，能量的相互转化过程。 1． 功的理解 （1）定义：一个物体受到力的作用，如果在力的方向上发生了一段位移，就说这个力对物体做了功。 （2）公式：W＝ 。 ①如图所示，α是力与 方向之间的夹角，l为力的作用点的位移。 ②该公式只适用于恒力做功。 （3）功的正负 条件 从动力学角度看 从能量角度看 正功 当0<a<90°时，cosa>0,W>0 力对物体做正功，力是物体运动的动力 使物体的动能增加 不做功 当a=90°时，cosa=0,W=0 力对物体不做功，力对物体既不起动力作用，也不起阻力作用，力只改变物体的运动方向 力没有使物体的动能发生变化 负功 当90°<a≤180时， cos a<0,W<0 力对物体做负功(或者说物体克服阻力做功),力是物体运动的阻力 使物体的动能减少 说明 功是标量，但有“+”“一 ”,功的正负不表示方向，也不表示大小(如-5J>3J),而表示力的作用效果. （1）力对物体做正功，表明此力的效果是促进物体的运动，是动力 （2）力对物体做负功，表明此力的效果是阻碍物体的运动，是阻力 （3）一个力对物体做了负功，往往说成物体克服这个力做了功(取绝对值)，即力 F对物体做功-Fl等效于物体克服力F做功Fl 2． 功率的理解 （1）定义：功与完成这些功所用 的比值。 （2）物理意义：描述力对物体做功的快慢。 （3）公式 ①P＝，P为时间t内的 。 ②P＝ (α为F与v的夹角) a. v为平均速度，则P为 ； b. v为瞬时速度，则P为 ； c. 当力F和速度v不在同一直线上时，可以将力F分解或者将速度v分解。 3．额定功率与实际功率 （1）额定功率：动力机械 时输出的 功率。 （2）实际功率：动力机械实际工作时输出的功率，要求小于或等于额定功率。 4．平均功率的计算方法 概念 定义 公式 平均功率 在一段时间内或某一过程中做功的快慢 P＝，或 瞬时功率 物体在某一时刻或某一位置做功的快慢 P=Fv，v为某一时刻的速度 考法1 恒力做功 1．总功的计算方法 方法一：先求合力F合，再用W合＝F合lcosα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。 方法三：先求动能变化ΔEk，再利用动能定理W合＝ΔEk求功。 2．常见力做功比较 （1）重力、弹簧弹力、电场力、分子力做功与位移有关，与路径无关． （2）滑动摩擦力、空气阻力、安培力做功与路径有关． （3）一对作用力与反作用力的功 做功情形 图例 备注 都做正功 (1)一对相互作用力做的总功与参考系无关 (2)一对相互作用力做的总功W＝Flcosα，l是相对位移，α是F与l间的夹角 (3)一对相互作用力做的总功可正、可负，也可为零 都做负功 一正一负 一为零 一为正 一为负 （4）摩擦力做功有以下特点： ①单个摩擦