第5章 第1讲 功和功率-【状元桥】2026高考物理一轮总复习（湖北专版）

第五章 机械能 学习要求与学科素养 考情预测 L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.（物理观念） 机械能是高考重点考查内容之 2.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（科学思维） 一，通常与其他内容相结合进 行综合考查.考查学生运用知 3.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 识、物理建模和解决实际问题 势能.（物理观念） 的能力.常见题型有：①机车启 4.通过实验验证机械能守恒定律.（科学探究） 动的功率问题：②平抛和圆周 运动中的能量问题：③动力学 5.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（科学思维） 中的能量问题；④功能关系与 6.能用机械能守恒定律分析生产生活中的有关问题.（科学态度与责任） 能量守恒问题： 第1讲 功和功率 081 知识整合 基础落实 》知识梳理《 (2)当2<a≤π时，W<0,这表示力对物 知识点○，功 体做 1.定义：一个物体受到力的作用，如果在 上发生了一段位移，就说这个 (3)当。=时，W=0,力对物体 力对物体做了功. 知识点已，功率 2.必要因素：力和物体在 上发生的位移. 1.定义：功W与完成这些功所用 3.物理意义：功是能量转化的 之比. 4.计算公式 2.物理意义：描述力对物体做功的 (1)恒力F的方向与位移1的方向一致 3.公式 时：W= (IDP-Y,P为时间2内的 (2)恒力F的方向与位移L的方向成某 夹角a时：W= (2)P-Fv 5.功的正负 ①为平均速度，则P为 功率 ②v为瞬时速度，则P为 功率 (1)当0≤a<受时，W>0,这表示力对物 ③当力F和速度v不在同一直线上时，可 体做 以将力F分解或者将速度分解， 高考总复习物理 4.额定功率与实际功率 功；静摩擦力对物体一定做负功.() (1)额定功率：机械 工作时的 (4)据P=F可知，发动机功率一定时，交 输出功率。 通工具的牵引力与运动速度成反比.() (2)实际功率：机械 工作时的功 2.在水平地面上方某处，把质量相同的P、Q 率，要求大多数情况下不大于额定功率. 两小球以相同速率沿竖直方向抛出，P向 )》自我检测《 上，Q向下，不计空气阻力，两球从抛出到 1.判断下列说法的正误 落地的过程中 () (1)功的正负既不表示大小，也不表示方向. AP球重力做功较多 ( (2)一个力对物体做了负功，则说明这个 B.两球重力的平均功率相等 力一定阻碍物体的运动： ( C.落地前瞬间，P球重力的瞬时功率较大 (3)滑动摩擦力可能做负功，也可能做正 D.落地前瞬间，两球重力的瞬时功率相等 点拨学法 素养提升 命题点一 恒力功的分析和计算（自主学习） 082 例1无风时，雨滴受空气阻力的作用在地 B.合力做功大小与F方向有关 面附近会以恒定的速率竖直下落。一质量 C.F为水平方向时，F做功为mgx 为m的雨滴在地面附近以速率。下落高 D.F做功的最小值为max 度h的过程中，克服空气阻力做的功为 母划训练2两个相同物块P、Q分别在 (重力加速度大小为g) 大小相等、方向如图所示的恒力F和F2 A.0 B.mgh 作用下沿水平面向右运动，物块与水平面 C.m-mgh 间的动摩擦因数相同.在它们前进相同距 D.m+mgh 离的过程中，F和F2做功分别为W1和 母对训练①如图所示，一物体在力F作 W2,P、Q两物块克服摩擦力所做的功分 () 用下沿水平桌面做匀加速直线运动.已知 别为Wn和W,则有 P -F 物体质量为m,加速度大小为a,物体和 桌面之间的动摩擦因数为4，重力加速度 F 0 cckacuauu 为g,在物体移动距离为x的过程中( A.W>W2,Wa>We B.W=W2,Wn>W2 777777777777777777 C.W1>W2,Wn-W2 A.摩擦力做功大小与F方向无关 D.W1-W2,Wn=We 第五章机械能 命题点二变力功的“四种”分析方法（师生共研） 分析方法及案例 轴坐标变化的情况如图乙所示，物块运动 方法 以例说法 至x一0.4m处时速度为零，则此时弹簧 的弹性势能为(g取10m/s2) 用力F把小球从A处 F/N 缓慢拉到B处，F做功 应用动 为We,则有Wp一mgl· 能定理 mo000000000000 0.2 0.4x/m (1-c0s=0,得WE= 知 mgl(1-cos 0) A.3.1J B.3.5J C.1.8J D.2.0J 质量为m的木块在水 例3在水平面上，有一弯曲的槽道AB,槽 平面内做圆周运动，运 动一周克服摩擦力做 道由半径分别为和R的两个半圆构成。 微元法 功W=F·△十 如图所示，现用大小恒为F的拉力将一 F:·△x十F·△a十 …=F(△十△g十 光滑小球从A点沿槽道拉至B点，若拉 △x3十…)=F·2xR 力F的方向时刻与小球运动方向一致， 则此过程中拉力所做的功为 () 083 恒力F把物块从位置 等效 A拉到位置B,绳子对 转换法 物块做功W=F· sin a sin B A.0 B.FR 一水平拉力拉着一物 C.FR D.2元FR FIN 体在水平面上运动的 图像法 位移为，图线与横轴 针对训练3一同学将地面上一质量m= 所围面积表示拉力所 400g的足球沿与水平方向成0=45°角踢 x/m 做的功，W=PE 出，足球与脚分开时的速度大小为10m/s, 2 不计空气阻力，足球可看成质点，重力加 例2轻质弹簧右端固定在墙上，左端与一 速度g取10m/s2.则该同学踢球时对足 质量m=0.5kg的物块相连，如图甲所 球做的功为 () 示，弹簧处于原长状态，物块静止且与水 A.200J B.100J 平面间的动摩擦因数4=0.2.以物块所在 C.20J D.10J 处为原点，水平向右为正方向建立x轴， 卧对训练4如图所示，固定的光滑竖直 现对物块施加水平向右的外力F,F随x 杆上套着一个滑块，滑块用轻绳系着绕过 高考总复习物理 光滑的定滑轮O.现以大小不变的拉力F (1)拉力F的大小： 拉绳，使滑块从A点起由静止开始上升. (2)滑块由A到C过程中拉力F做的功. 滑块运动到C点时速度最大.已知滑块 质量为m,滑轮O到竖直杆的水平距离为 d,∠OA0=37°，∠0C0=53°，重力加速度 为g.求：(sin37°=0.6，cos37°=0.8) 命题点三 功率的分析和计算（师生共研） L.公式P=W和P=Fu的区别 端由静止滑到底端，三个斜面倾角不同，则 P= 率的定义式，P=Fu是 计算式. 084 2.平均功率的计算方法 D利用P-” A.重力对小球做功均为mgh B.弹力对小球做功均为mgh (2)利用P=F·7cosa,其中v为物体运 C,重力的平均功率均相等 动的平均速度。 D.弹力的平均功率不相等 3.瞬时功率的计算方法 针对训练6《天工开 (1)利用公式P=Fucos a,其中v为t时 物》中记载了古人借助 刻的瞬时速度， 水力使用高转筒车往稻 (2)P=F·g,其中为物体的速度o在 田里引水的场景.引水 力F方向上的分速度， 过程简化如下：两个半 (3)P=F。·,其中F,为物体受到的外力 径均为R的水轮，以角 F在速度v方向上的分力. 速度ω匀速转动.水筒在筒车上均匀排 例4(2024·江西)“飞流直下三千尺，疑是 布，单位长度上有n个，与水轮间无相对 银河落九天.”是李白对庐山瀑布的浪漫主义 滑动.每个水筒离开水面时装有质量为m 描写.设瀑布的水流量约为10m/s,水位落 的水，其中的60%被输送到高出水面H处 差约为150m若利用瀑布水位落差发电，发 灌入稻田.当地的重力加速度为g,则筒车 电效率为70%，则发电功率大致为() 对灌入稻田的水做功的功率为 A.109WB.10WC.105WD.103W A.2nmgu RH B.3nmgoRH 5 5 针对训练5如图所示，质量均为m的三个 C.3nmgo'RH 小球分别从高度都为h的光滑固定斜面顶 5 D.nmgoRH 第五章机械能 命题点四 机车启动类问题（师生共研） 1.两种启动方式 (2)机车以恒定加速度启动的过程中，匀 方式 以恒定功率启动 以恒定加速度启动 加速过程结束时，功率最大，但速度不是 最大，-< P额 F型 (3)机车以恒定功率启动时，牵引力做的 Pt图像和 rt图像 功W=Pt.由动能定理得Pt一F阻x= △Ek.此式经常用于求解机车以恒定功率 启动过程的位移大小。 P不变，v↑→ a不变，a= 一Fa→ 例5两节动车的额定功率分别为P:和 过程 F= P Y→a F不变，0个三 P2,在某平直铁轨上能达到的最大速度 分析 OA F一F题 P=Fu个→ 分别为和2.现将它们编成动车组，设 段 n 直到P=P=F 每节动车运行时受到的阻力在编组前后 运动 加速度减小的 匀加速直线运动， 不变，则该动车组在此铁轨上能达到的最 性质 加速直线运动 维持时间。= 大速度为 ( 085 a F=F→a= A.Pu+P BB十Pa 过程 P1+P2 P1+P2 P AB 分析 0→m= F一FE强Y P1+P2)2 P+P2) m c.9 D. 段 P1h十P22 P1十P2 运动 以做匀速直 加速度减小的加速 例6(2024·上海)一辆质量m=2×103kg 性质 线运动 直线运动 的智能汽车以额定功率P=6kW、速度 过程 F=F→a=0→ v=36km/h匀速行驶，则汽车匀速运动 分析 时所受的阻力大小f= N;当汽 BC F 段 车的“自动风控”系统发现前方有危险，开 运动 以做匀速直线 启自动制动.若汽车在此时开启制动系统 性质 运动 并且刹车，制动功率P=48kW,则此时 2.三个重要关系式 汽车的加速度大小a= m/s2. (1)无论哪种启动过程，机车的最大速度 卧对训练⑦（多选）额定功率相同的甲、 都等于其匀速运动时的速度，即= 乙两车在同一水平路面上从静止启动，其 品-品式中F为最小牵引力：位 发动机的牵引力随时间的变化曲线如图 等于阻力大小F阻)： 所示.两车分别从和时刻开始以额 高考总复习物理 定功率行驶，从红和4时刻开始牵引力 卧测训练8（多选）某型号汽车行驶过程 均视为不变.若两车行驶时所受的阻力大 中，t=0时，功率为P,速度为v,加速度 小与重力成正比，且比例系数相同，则 大小为a,并开始做匀加速直线运动，t= to时，它的功率达到2P,在to<t<2to之 间的某时刻，汽车达到额定功率.汽车受 到的阻力保持不变，则 () A.汽车行驶过程中，受到的阻力大小 为 A甲车的总重比乙车大 B.从t=0到t=to,牵引力做的功为 B.甲车比乙车先开始运动 1.5Po C.甲车在t时刻和乙车在t3时刻的速率 C.从t=0到t=to,汽车的位移为2ut 相同 D.汽车的额定功率应小于3P D.甲车在t2时刻和乙车在t4时刻的速率 友情 提示 完成课时达标：第五章第1讲 相同 086 第2讲 动能定理及应用 知识整合 基础落实 )》知识梳理《 2.表达式：W=E一Ek1= 3.物理意义： 做的功是物体动能变 知识点○，动能 化的量度. 1.定义：物体由于 而具有的能。 4.适用条件 2.公式：Ek= (1)动能定理既适用于直线运动，也适用 3.单位： ,1J=1N·m=1kg·m/s2. 于 4.标矢性：动能是 ,动能与速度方 (2)动能定理既适用于恒力做功，也适用 向 于 做功 5.动能的变化：物体 之 (3)力可以是各种性质的力，既可以同时 差，即△E= 作用，也可以 作用， 知识点台·动能定理 如图所示，物块沿粗糙斜面下滑至水平 1.内容：力在一个过程中对物体做的功，等 面；小球由内壁粗糙的圆弧轨道底端运动 于物体在这个过程中 至顶端（轨道半径为R).章末核心素养提升 [例1]答案(1) 21 Ngsin 0 (2)b gsin 0 21 (3) (62+412)gsin 0 21 [例2]答案GMm(7d-8dR+2R) 2d(2d-R)2 [例3]B 第五章 机械能 第1讲功和功率 知识整合·基础落实 [知识梳理] 知识点一 1.力的方向2.力的方向3.量度 4.(1)FL (2)Flcos a 5.(1)正功(2)负功 (3)不做功 知识点二 1.时间t2.快慢 3.(1)平均功率(2)①平均 ②瞬时 4.(1)正常最大 (2)实际 [自我检测] 1.(1)/(2)/ (3)×(4)/ 2.D 点拨学法·素养提升 [例1]B[针对训练1]D [针对训练2]A[例2]A [例3]C[针对训练3]C [针对训练4幻管系(1)？mg (2) 36mgd [例4幻B[针对训练5]A [针对训练6]B[例5]D [例6]答案6002.7 [针对训练7]ABC[针对训练8]BD 参考答案 第2讲动能定理及应用 知识整合·基础落实 [知识梳理] 知识点一 1.运动 2.2m 3.焦耳4.标量 无关 5.末动能 初动能 知识点二 1.动能的变化2.2m呢-2m听3.合力 4.(1)曲线运动 (2)变力 (3)分阶段 [自我检测] 1.(1)×(2)/ (3)×(4)/ 2.D 点拨学法·素养提升 [例1]D[针对训练1]B [针对训练2]AC[例2]BCD [针对训练3]D [针对训练4幻解析(1)对重物受力分析，如 图所示， B mg 由于重物缓慢竖直下降（缓慢下降，说明 重物处于动态平衡，即该过程中重物所 受的合力为0)，则整个过程中，由力的 平衡条件可得， 在水平方向上有Fosin B=Fpsin a, 在竖直方向上有Focos B十mg=Fpcos a, 解得Fa=900N,Fp=1200N. (2)重物缓慢下降的过程，由动能定理得 mgh+WF=0, 501