专题1.4 功能关系和能量守恒（课件PPT）-【正禾一本通】2024高考物理高三二轮专题复习高效讲义（新教材）

物理 高三二轮专题复习高效讲义（新教材） 第4讲 功能关系和能量守恒 专题一 力学知识及应用 必备知识 命题展望 功、功率 (1)功的计算公式：恒力的功W＝Fl cos α，恒功率求功W＝pt。 (2)瞬时功率：P＝Fv cos α或P＝Fv。 (3)平均功率：P＝ eq \f(W,t) 或P＝F eq \o(v,\s\up6(－)) 。 (4)重力、静电力做功与路径无关；滑动摩擦力做功与路径有关，等于滑动摩擦力与路程的乘积 高考命题以生活中的实例为背景，强化对做功和功率的理解应用。在多过程运动情景中，常运用 必备知识 命题展望 动能、动能定理 动能：Ek＝ eq \f(1,2) mv2＝ eq \f(p2,2m) 。 动能定理：W合＝ΔEk＝Ek2－Ek1 动能定理或功能关系分析求解。在比较复杂的运动情景中，重点强调受力分析 功能关系 (1)重力做功——重力势能变化；合外力做功——动能变化；静电力做功——电势能变化；分子力做功——分子势能变化；除重力或弹簧弹力之外的其他力做功——机械能变化。 续表 必备知识 命题展望 (2)一对静摩擦力做功的代数和为零；相对滑动的物体因摩擦产生的热量为Q＝Ffs相对，s相对为相对滑动的路程 和运动过程分析，常用动力学观点和能量观点综合分析。主要的考查方向是动力 重力势能 (1)重力势能：Ep＝mgh，与参考平面的选取有关，而重力势能的变化与参考平面选取无关。 (2)重力做功只与初、末位置有关，而与路径无关；重力做正功，重力势能减小；重力做负功，重力势能增大 续表 必备知识 命题展望 弹性势能 (1)弹簧的弹力做功只与位置有关，而与路径无关。 (2)弹性势能：Ep＝ eq \f(1,2) kx2 学的方法，功能关系的应用，还有能量的转化和守恒 机械能守恒定律 (1)机械能守恒的条件：只有重力和弹簧的弹力做功，其他力做功为0。 (2)表达式：mgh1＋ eq \f(1,2) mv12＝mgh2＋ eq \f(1,2) mv22或Ep减＝Ek增 续表 核心考点1　功和功率 1．功的计算 (1)恒力做功一般用功的公式或动能定理求解。 (2)变力做功通常应用动能定理、微元法、等效转化法、平均力法、图像法求解，或者利用恒定功率求功W＝Pt。 2．功率的计算 (1)明确是求瞬时功率还是平均功率。 P＝ eq \f(W,t) 侧重于平均功率的计算，P＝Fv cos α(α为F和速度v的夹角)侧重于 瞬时功率的计算。 (2)机车启动(F阻不变) ①两个基本关系式：P＝Fv，F－F阻＝ma。 ②两种常见情况 a．恒定功率启动：P不变，此时做加速度减小的加速运动，直到达到最大速度vm，此过程Pt－F阻s＝ eq \f(1,2) mvm2； b．恒定加速度启动：开始阶段a不变，达到额定功率后，然后保持功率不变，加速度逐渐减小到零，最终做匀速直线运动。 无论哪种启动方式，最大速度都等于匀速运动时的速度，即vm＝ eq \f(P,F阻) 。 　典题对点突破 [例1] (多选)如图所示，定点投篮训练时，篮球两次从出手到进筐在空中的运动轨迹对应a、b两段曲线，不计空气阻力，比较这两次投篮，篮球沿a曲线(　　) A．进筐时重力的瞬时功率较小 B．进筐时重力的瞬时功率较大 C．克服重力做功的平均功率较小 D．克服重力做功的平均功率较大 解析：选BC。由题图可知，篮球沿a曲线运动时，最大高度较大，抛出时的竖直速度较大，落到篮筐中的竖直速度也较大，根据PG＝Gvy可知，进筐时重力的瞬时功率较大，选项A错误，B正确；因篮球沿a曲线运动时抛出时的竖直速度较大，根据t＝ eq \f(vy,g) 可知，在空中运动的时间较长，而两次篮球的初、末位置都相同，则克服重力做功相同，根据P＝ eq \f(W,t) 可知，篮球沿a曲线运动时克服重力做功的平均功率较小，选项C正确，D错误。 [例2] (多选)某旅游者骑着山地自行车在一段山坡直公路下坡时，发现不蹬脚踏板时，他和车恰好能向下做匀速直线运动；该旅游者要估测他骑自行车匀速驶上该山坡时自己的输出功率，他测得自己在t时间内踩着脚踏板转了N圈。如图所示，已知该车牙盘的半径为r1，后飞轮和后轮的半径分别为r2、r3，这段公路与水平面间的夹角为θ，旅游者和车的总质量为M，重力加速度为g，旅游者上坡和下坡过程所受摩擦阻力大小相同，车轮不打滑。下列说法正确的是(　　) A．脚踏板转动的角速度为 eq \f(2πNr2,tr1) B．上坡时车沿公路行驶的速度为 eq \f(2πNr1r3,r2t) C．t时间内旅游者克服重力做的功为 eq \f(πNr1r3Mg sin θ,r2) D.旅游者骑车上坡时的功率为 e