专题04 功与功率及功能关系（讲义）--2024年高考物理二轮专题综合能力突破训练

专题04 功与功率及功能关系 01专题网络·思维脑图 02考情分析·解密高考 03高频考点·以考定法 04核心素养·难点突破 05创新好题·轻松练 考点内容 学习目标 恒力与变力做功 1. 理解功的含义并掌握恒力做功与变力做功的几种方法；2理解功率的含义并能分析和计算平均功率和瞬时功率；3.掌握机车启动的两种方式；3.掌握功和功率的图像问题，会分析摩擦力做功 功率的分析与计算 机车启动分析 摩擦力做功 功与功率图像问题 1、 功与功率 1．功的含义及计算 1　 恒力做功：W＝Flcosα(α为F与l之间的夹角)． 2　 变力做功：①用动能定理求解；②用F－x图线与x轴所围“面积”求解． 3　 当0≤α＜时，W＞0，力对物体做正功． 4　 当α＝时，W＝0，力对物体不做功． 5　 当＜α≤π时，W＜0，力对物体做负功，或者说物体克服这个力做了功． 2．功率 1　 平均功率：P＝＝Fvcosα. 2　 瞬时功率：P＝Fvcosα(α为F与v的夹角)． 3　 机车启动两类模型中的关键方程：P＝F·v，F－F阻＝ma，vm＝，Pt－F阻x＝ΔEk. 2. 摩擦力做功 1　 一对静摩擦力所做功的代数和总等于零； 2　 一对滑动摩擦力做功的代数和总是负值，差值为机械能转化为内能的部分，也就是系统机械能的损失量； 3　 说明：两种摩擦力对物体都可以做正功，也可以做负功，还可以不做功． 2、 机车启动模型 1． 恒定功率启动 1　 机车先做加速度逐渐减小的变加速直线运动，后做匀速直线运动，v－t图象如图所示，当F＝F阻时，vm＝＝. 2　 动能定理：Pt－F阻x＝mvm2－0. 2． 恒定加速度启动 1　 机车先做匀加速直线运动，当功率增大到额定功率后获得匀加速的最大速度v1.之后做变加速直线运动，直至达到最大速度vm后做匀速直线运动． 2　 常用公式： 3． 解决机车启动问题的四点注意 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，机车功率是不断增大的，当功率达到额定功率时匀加速运动速度达到最大，但不是机车能达到的最大速度，但该过程中功率是额定功率． 3　 以额定功率启动的过程中，牵引力是不断减小的，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＝Ffvm，P为机车的额定功率． 3、 功与能量转换（功能关系） 1． 重力的功等于重力势能的减少量，即WG＝－ΔEp。 2． 弹力的功等于弹性势能的减少量，即W弹＝－ΔEp。 3． 合力的功等于动能的变化，即W＝ΔEk。 4． 重力(或系统内弹簧弹力)之外的其他力的功等于机械能的变化，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。 6． 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总等于零，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不为零，且总为负值。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，等于滑动摩擦力与相对位移的乘积。 3　 摩擦生热是指滑动摩擦生热，静摩擦不会生热。 1．对功能关系的理解 1　 做功的过程就是能量转化的过程，不同形式的能量发生相互转化是通过做功来实现的． 2　 功是能量转化的量度，功和能的关系，一是体现在不同的力做功，对应不同形式的能转化，具有一一对应关系，二是做功的多少与能量转化的多少在数值上相等． 2．常见的功能关系 几种常见力做功 对应的能量变化 关系式 重力 正功 重力势能减少 WG＝－ΔEp＝Ep1－Ep2 负功 重力势能增加 弹簧等的弹力 正功 弹性势能减少 W弹＝－ΔEp＝Ep1－Ep2 负功 弹性势能增加 电场力 正功 电势能减少 W电＝－ΔEp＝Ep1－Ep2 负功 电势能增加 合力 正功 动能增加 W合＝ΔEk＝Ek2－Ek1 负功 动能减少 除重力和弹簧弹力以外的其他力 正功 机械能增加 W其他＝ΔE＝E2－E1 负功 机械能减少 一对滑动摩擦力做功 机械能减少内能增加 Q＝Ff·Δs相对 技巧点拨 1．物体动能的增加与减少要看合外力对物体做正功还是做负功． 2．势能的增加与减少要看对应的作用力(如重力、弹簧弹力、电场力等)做负功还是做正功． 3．机械能增加与减少要看重力和弹簧弹力之外的力对物体做正功还是做负功． 考向一：恒力做功与