专题2.1 功和能（课件）-【金版新学案】2024高考物理大二轮专题复习与测试（老教材）

第一讲　功和能 专题二　能量与运动 网络构建 命题角度 高考对本讲知识常考查功、功率的分析与计算，动能定理的理解及应用以及势能、机械能等概念的理解，以及机械能守恒定律、功能关系、能量守恒定律等规律的理解及应用、抛体运动、圆周运动，常结合有关图像(v-t图像、Ep-h图像、E-h图像等)进行综合考查，试题中等难度居多。 命题形式 高考中本部分内容常联系生产、生活、体育、科技等实际情景命题，常以选择题或计算题的形式呈现。 内容索引 02 01 核心突破　素养提升 高考体验　情景预测 03 专 题 集 训 返回 核心突破　素养提升 考点一　功和功率的分析与计算 1．功的计算 (1)恒力做功：应用功的定义式W＝Fl cos α计算。 (2)变力做功 ①用动能定理W＝ mv22－ mv12求功。 ②用F-l图像所围的面积求功。 ③用平均力求功(力与位移呈线性关系，如弹簧的弹力)。 ④利用W＝Pt求功。 ⑤用转换法求功：将变力做功转变为恒力做功。 2．功率的计算 (1)P＝ →计算平均功率。 (2)P＝Fv cos α ①若v为瞬时速度，则P为瞬时功率。 ②若v为平均速度，则P为平均功率。 3．机车启动问题 (1)以恒定的功率启动 ①机车先做加速度逐渐减小的加速运动，后做匀速直线运动，v -t图象如图所示。 ②常用关系 a．当F＝F阻时，P＝Fvm＝F阻vm ，或者vm＝ 。 b.加速过程：Pt－F阻x＝ mvm2－0。 (2)以恒定的加速度启动 ①机车先做匀加速直线运动，当功率达到额定功率 时获得匀加速的最大速度v1；之后保持功率不变做 加速度逐渐减小的加速运动，直至达到最大速度vm 后做匀速运动。 ②常用关系 (多选)(2023·四川成都联考)复兴号动车在世界上首次实现了速度350 km/h自动驾驶功能，成为我国高铁自主创新的又一重大标志性成果。一列质量为m的动车，初速度为v0，以恒定功率P在平直轨道上运动，经时间t达到该功率下的最大速度vmax。设动车行驶过程中所受到的阻力F保持不变，动车在时间t内 A．做匀加速直线运动 B．加速度逐渐减小 C．牵引力的功率P＝Fvmax D．牵引力做功W＝ mvmax2－ 例1 √ √ 针对练1.(2023·湖北高考)两节动车的额定功率分别为P1和P2，在某平直铁轨上能达到的最大速度分别为v1和v2。现将它们编成动车组，设每节动车运行时受到的阻力在编组前后不变，则该动车组在此铁轨上能达到的最大速度为 √ 针对练2.(2022·浙江6月选考)小明用额定功率为1 200 W、最大拉力为300 N的提升装置，把静置于地面的质量为20 kg的重物竖直提升到高为85.2 m的平台，先加速再匀速，最后做加速度大小不超过5 m/s2的匀减速运动，到达平台的速度刚好为零，g取10 m/s2，则提升重物的最短时间为 A．13.2 s B．14.2 s C．15.5 s D．17.0 s √ 针对练3.图甲是全球最大回转自升塔式起重机，它的开发标志着中国工程用超大吨位塔机打破了长期依赖进口的局面，也意味着中国桥梁及铁路施工装备进一步迈向世界前列。该起重机某次从t＝0时刻由静止开始提升质量为m的物体，其a-t图象如图乙所示，t1～t2时间内起重机的功率为额定功率，不计其他阻力，重力加速度为g，则以下说法正确的是 A．该起重机的额定功率为ma0t12 B．该起重机的额定功率为(mg＋ma0)a0(t2－t1) C． 0～t1和t1～t2时间内牵引力做的功之比为t1∶2(t2－t1) D．0～t1和t1～t2时间内牵引力做的功之比为t1∶2t2 √ 当t＝t1时，根据F－mg＝ma0和P额＝Fv1＝Fa0t1解得起重机的额定功率为P额＝(mg＋ma0)·a0t1，故A、B错误；0～t1时间内牵引力做的功W1＝ ·t1，t1～t2时间内牵引力做的功W2＝P额(t2－t1)，所以在0～t1和t1～t2时间内牵引力做的功之比为t1∶2(t2－t1)，故C正确，D错误。 考点二　动能定理 1．对动能定理的理解 (1)当问题不涉及加速度及时间，涉及力、位移(或路程)、速度，应用动能定理更简捷。 (2)动能定理既适用于恒力做功、直线运动，也适用于变力做功、曲线运动；既适用于单一过程问题、也适用于多过程问题。 (3)在接触面粗糙的情况下，机械能往往是不守恒的，可优先考虑应用动能定理解题。 (4)对于多过程问题，求解时可对全过程应用动能定理，从而避开对每个运动过程的具体细节进行分析，具有过程简明、运算量小等优点。 2．应用动能定理解题的思维流程 例2 某游乐场有一种“双环过山车”，其运行原理可以简