第1讲　功与功率　机车启动问题 课件 -2027届高考物理一轮复习

该高中物理高考复习课件聚焦“机械能守恒定律”专题，依据高考评价体系梳理了功、功率、机车启动等核心考点，明确恒力做功计算、变力做功分析、功率理解及机车启动问题的考查要求，通过知识网络构建和典例剖析归纳常考题型，体现高考备考的系统性和针对性。 课件亮点在于“真题引领+方法突破+素养提升”，如结合2024浙江卷功率计算真题及微元法解决变力做功等典型题型，培养学生科学推理和模型建构素养，提供判断力做功正负、计算变力做功的实用技巧，助力学生掌握答题方法，教师可据此高效组织复习，提升备考质量。

高考总复习 物理 人教版 第六章　机械能守恒定律 索引 考点1 考点2 课时跟踪练 考点3 考点4 返回导航 第六章　机械能守恒定律 返回导航 第六章　机械能守恒定律 第1讲　功与功率　机车启动问题 返回导航 第六章　机械能守恒定律 课程标准　1.理解功的概念,会判断某个力做功的正、负,会计算功的大小。2.理解功率的概念,并会对功率进行分析和计算。3.会分析、解决机车启动的两类问题。 返回导航 第六章　机械能守恒定律 01 考点1　恒力做功的分析与计算 返回导航 第六章　机械能守恒定律 1.做功的两个要素 (1)作用在物体上的____。 (2)物体在_________上发生的位移。 2.公式W=Flcos α (1)α是力与_____方向之间的夹角,l为物体的位移。 (2)该公式只适用于_____做功。 力 力的方向 位移 恒力 返回导航 第六章　机械能守恒定律 3.功的正负 (1)当0≤α<时,W>0,力对物体做______。 (2)当α=时,W=0,力对物体_______。 (3)当<α≤π时,W<0,力对物体做_____,或者说物体_____这个力做功。 正功 不做功 负功 克服 返回导航 第六章　机械能守恒定律 1.判断力是否做功及做正、负功的方法 判断根据 适应情况 根据力和位移方向的夹角判断 常用于恒力做功的判断 根据力和瞬时速度方向的夹角判断 常用于质点做曲线运动 根据功能关系或能量守恒定律判断 常用于变力做功的判断 返回导航 第六章　机械能守恒定律 2.计算功的方法 (1)恒力做的功 直接用W=Flcos α计算或用动能定理计算。 (2)合力做的功 方法一:先求合力F合,再用W合=F合lcos α求功,尤其适用于已知质量m和加速度a的情况。 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:利用动能定理,合力做的功等于物体动能的变化量。 返回导航 第六章　机械能守恒定律 1.只要物体受力的同时又发生了位移,则一定有力对物体做功。( ) 2.一个力对物体做了负功,则说明这个力一定阻碍物体的运动。( ) 3.力F1、F2做的功分别为10 J和-15 J,则力F1比F2做功多。( ) 4.功有正负,说明功是矢量,因此总功是所有外力做功的矢量和。( ) √ × × × 返回导航 第六章　机械能守恒定律 (人教版必修第二册P78T1改编)如图所示,物体在力F的作用下水平发生了一段位移l,已知θ=150°,则力F对物体做的功为(　　) A.W=Flcos 150°　　　　　　 B.W=Flsin 150° C.W=Flcos 30° D.W=Flsin 30° 返回导航 第六章　机械能守恒定律 (多选)(2026·湖南常德阶段练习)如图所示,木块A置于上表面水平的木块B上,一起沿固定的光滑斜面由静止开始下滑,在下滑的过程中,A、B始终保持相对静止,下列说法正确的是(　　) A.B对A的摩擦力对A做负功 B.A对B的摩擦力对B做正功 C.B对A的弹力对A做负功 D.A对B的作用力对B不做功 返回导航 第六章　机械能守恒定律 [解析]　A沿斜面向下加速下滑,在水平方向上具有水平向左的加速度,故B对A的摩擦力水平向左,与A的运动方向成锐角,对A做正功,A错误;根据牛顿第三定律可知,A对B的摩擦力水平向右,与B的运动方向的夹角为钝角,故A对B的摩擦力对B做负功,B错误;B对A的弹力竖直向上,与A运动方向的夹角为钝角,故B对A的弹力对A做负功,C正确;由于A的加速度为aA= gsin θ,方向沿斜面向下,故B对A的摩擦力和支持力的合力大小为mAgcos θ,方向垂直于斜面向上,因此B对A的作用力对A不做功,根据牛顿第三定律可知,A对B的作用力对B也不做功,D正确。 返回导航 第六章　机械能守恒定律 如图所示,升降机内斜面的倾角θ=30°,质量为2 kg的物体置于斜面上始终不发生相对滑动,在升降机以5 m/s的速度匀速上升4 s的过程中。g取10 m/s2,求:  (1)斜面对物体的支持力所做的功; (2)斜面对物体的摩擦力所做的功; (3)物体重力所做的功; (4)合力对物体所做的功。 [答案]　(1)300 J　(2)100 J　(3)-400 J　(4)0 返回导航 第六章　机械能守恒定律 [解析]　物体置于升降机内随升降机一起向上匀速运动的过程中,处于受力平衡状态,受力分析如图所示,由平衡条件得 Ffcos θ-FNsin θ=0 Ffsin θ+FNcos θ-mg=0 代入数据得Ff=10 N,FN=10 N x=vt=20 m。 (1)斜面对物体的支持力所做的功WN=FNxcos θ=300 J。 (2)斜面对物体的摩擦力所做的功Wf=Ffxsin θ=100 J。 返回导航 第六章　机械能守恒定律 (3)物体重力做的功WG=-mgx=-400 J。 (4)合力对物体做的功 方法一:W合=WN+Wf+WG=0 方法二:F合=0,W合=F合xcos α=0。 返回导航 第六章　机械能守恒定律 02 考点2　变力做功的分析与计算 返回导航 第六章　机械能守恒定律 变力做功的五种计算方法 方法 举例 微元法   质量为m的木块在水平面内做圆周运动,运动一周克服摩擦力做功 Wf=Ff·Δx1+Ff·Δx2+Ff·Δx3+…=Ff·(Δx1+Δx2+Δx3+…)=Ff·2πR 返回导航 第六章　机械能守恒定律 方法 举例 等效 转换法   恒力F把物块从A处拉到B处,绳子对物块做功W=F·(-) 图像法   一水平拉力拉着一物体在水平面上运动的位移为x0,F-x图线与横轴所围面积表示拉力所做的功W=x0 返回导航 第六章　机械能守恒定律 方法 举例 平均 值法   当力与位移为线性关系时,力可用平均值=表示,W=Δx,可得出弹簧弹性势能表达式为Ep=k(Δx)2 应用动能定理   用力F把小球从A处缓慢拉到B处,力F做功为WF,则有WF-mgL(1-cos θ)=0,得WF=mgL·(1-cos θ) 返回导航 第六章　机械能守恒定律 微元法求变力做功 (2026·河南开封一模)水平桌面上,长6 m的轻绳一端固定于O点,如图所示(俯视图),另一端系一质量m=2.0 kg的小球。现对小球施加一个沿桌面大小不变的力F=10 N,F拉着小球从M点运动到N点,F的方向始终与小球的运动方向成37°角。已知小球与桌面间的动摩擦 因数μ=0.2,不计空气阻力,g取10 m/s2,sin 37°=0.6, cos 37°=0.8,则下列说法正确的是(　　) 返回导航 第六章　机械能守恒定律 A.拉力F对小球做的功为16π J B.拉力F对小球做的功为8π J C.小球克服摩擦力做的功为16π J D.小球克服摩擦力做的功为4π J 返回导航 第六章　机械能守恒定律 [解析]　将圆弧分成很多小段l1,l2,…,ln,拉力F在每小段上做的功为W1,W2, …,Wn,因拉力F大小不变,方向始终与小球的运动方向成37°角,所以W1= Fl1cos 37°,W2=Fl2cos 37°,…,Wn=Flncos 37°,故WF=W1+W2+…+Wn= Fcos 37°(l1+l2+…+ln)=Fcos 37°·=10×0.8××6 J=16π J,故A正确,B错误;同理可得小球克服摩擦力做的功Wf=μmg·=8π J,故C、D错误。 返回导航 第六章　机械能守恒定律 平均值法求变力做功  (2026·安徽合肥一模)用铁锤把小铁钉钉入木板,设木板对钉子的阻力与钉子进木板的深度成正比。已知铁锤第一次将钉子钉进d,如果铁锤第二次敲钉子时对钉子做的功与第一次相同,那么第二次钉子进入木板的深度为(　　) A.(-1)d　　　　　　　　 B.(-1)d C. D.d 返回导航 第六章　机械能守恒定律 [解析]　铁锤每次敲钉子时对钉子做的功等于钉子克服阻力做的功,由于阻力与深度成正比,可用阻力的平均值求功,设每次敲钉子时铁锤对钉子做的功都为W,根据题意可得W=d=d,W=d'=d',联立解得d'=(-1)d,故A、C、D错误,B正确。 返回导航 第六章　机械能守恒定律 图像法求变力做功 (2026·湖北黄冈期中)光滑水平面上的滑块,仅在水平力F的作用下由静止开始运动,力F与滑块的位置坐标x的图像如图所示,下列说法正确的是(　　) A.滑块在3 m处的动能最大 B.滑块运动4 m后速度反向 C.滑块从x=3 m运动至x=4 m过程中,力F做的功 为1 J D.滑块从x=4 m运动至x=5 m过程中,力F做的功为1 J 返回导航 第六章　机械能守恒定律 [解析]　由题图可知,0~4 m过程中水平力F一直为正方向,滑块一直沿正方向加速运动,4 m后水平力F变为负方向,滑块沿正方向做减速运动,可知滑块在4 m处的动能最大,滑块运动4 m后速度没有反向,故A、B错误;根据F-x图像与横轴围成的面积表示力F做的功,则滑块从x=3 m运动至x=4 m过程中,力F做的功为WF=×2×1 J=1 J,滑块从x=4 m运动至x=5 m过程中,力F做的功为WF'=-×2×1 J=-1 J,故C正确,D错误。 返回导航 第六章　机械能守恒定律 03 考点3　功率的理解与计算 返回导航 第六章　机械能守恒定律 1.定义:功W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_______。 3.公式 (1)P=_____,常用于求平均功率。 (2)P=Fvcos α(α为F与v的夹角) ①v为平均速度,则P为______功率。 ②v为瞬时速度,则P为______功率。 时间t 快慢 平均 瞬时 返回导航 第六章　机械能守恒定律 ③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。 4.额定功率:机械正常工作时的最大输出功率。 5.实际功率:机械实际输出的功率,不能大于______功率。 额定 返回导航 第六章　机械能守恒定律 1.平均功率的计算方法 (1)利用=。 (2)利用=F·cos α,其中为物体运动的平均速度,F为恒力,α为F与的夹角。 2.瞬时功率的计算方法 (1)利用公式P=Fvcos α,其中v为t时刻的瞬时速度,F为t时刻的力,可为恒力,也可为变力,α为t时刻F与v的夹角。 返回导航 第六章　机械能守恒定律 (2)公式P=Fvcos α中,Fcos α可认为是力F在速度v方向上的分力,vcos α可认为是速度v在力F方向上的分速度。 返回导航 第六章　机械能守恒定律 1.由P=可知,只要知道W和t就可求出任意时刻的功率。( ) 2.由P=Fv既能求某一时刻的瞬时功率,也可以求平均功率。( ) 3.当F为恒力时,v增大,F的功率一定增大。( ) 4.力对物体做功越多,力的功率就越大。( ) √ × × × 返回导航 第六章　机械能守恒定律 (2024·浙江6月卷)一个音乐喷泉喷头出水口的横截面积为2×10-4 m2,喷水速度约为10 m/s,水的密度为1×103 kg/m3,则该喷头喷水的功率约为(　　) A.10 W　　　　　　　　 B.20 W C.100 W D.200 W [解析]　单位时间Δt内喷出水的质量Δm=ρSv·Δt,根据动能定理得P·Δt=Δm·v2,解得P=100 W,C正确。 返回导航 第六章　机械能守恒定律 (多选)(2026·福建三明期中)如图所示,同一高度处有4个质量相同且可视为质点的小球,现使小球A做自由落体运动,小球B做平抛运动,小球C做竖直上抛运动,小球D做竖直下抛运动,且小球B、C、D抛出时的初速度大小相同,不计空气阻力。小球从释放或抛出到落地的过程中(　　) 返回导航 第六章　机械能守恒定律 A.重力对4个小球做的功相同 B.重力对4个小球做功的平均功率相等 C.落地前瞬间,重力对4个小球做功的瞬时功率大小关系为PA=PB<PC=PD D.重力对4个小球做功的平均功率大小关系为=>= 返回导航 第六章　机械能守恒定律 [解析]　4个质量相同的小球从同一高度释放或抛出到落地的过程中,重力做功为WG=mgh,故重力对4个小球做的功相同,故A正确;小球A做自由落体运动,小球B做平抛运动,小球C做竖直上抛运动,小球D做竖直下抛运动,小球从同一高度抛出到落地,运动时间关系为tD<tA=tB<tC,重力对4个小球做功的平均功率为=,可得重力对4个小球做功的平均功率大小关系为>=>,故B、D错误;落地前瞬间,4个小球竖直方向有=2gh, =2gh,-=2gh,-=2gh,4个小球竖直方向的速度关系为=vyB<vyC=vyD,落地前瞬间,重力对4个小球做功的瞬时功率P=mgvy,可得PA=PB<PC=PD,故C正确。 返回导航 第六章　机械能守恒定律 04 考点4　机车启动问题 返回导航 第六章　机械能守恒定律 两种方式 以恒定功率启动 以恒定加速度启动 P-t图像 和v-t图像     1.两种启动方式 返回导航 第六章　机械能守恒定律 两种方式 以恒定功率启动 以恒定加速度启动 OA段 过程 分析 v↑→F=↓ →a=↓ a=不变→F不变, v↑→P=Fv↑直到P=P额=Fv1 运动 性质 加速度减小的加速直线运动 匀加速直线运动,持续时间t0= 返回导航 第六章　机械能守恒定律 两种方式 以恒定功率启动 以恒定加速度启动 AB段 过程 分析 F=F阻→a=0→vm= v↑→F=↓→a=↓ 运动 性质 以vm做匀速直线运动 加速度减小的加速直线运动 返回导航 第六章　机械能守恒定律 两种方式 以恒定功率启动 以恒定加速度启动 BC段 过程 分析 — F=F阻→a=0→vm= 运动 性质 以速度vm做匀速直线运动 返回导航 第六章　机械能守恒定律 2.三个重要关系式 (1)无论哪种启动过程,机车的最大速度都等于其匀速运动时的速度,即vm=。 (2)机车以恒定加速度启动的过程中,匀加速过程结束时,功率最大,但速度不是最大,v=<vm=。 (3)机车以恒定功率启动时,牵引力做的功W=Pt。由动能定理得Pt-F阻x=ΔEk。此式经常用于求解机车以恒定功率启动过程的位移大小和时间。 返回导航 第六章　机械能守恒定律 恒功率启动 (2026·四川天府新区期末)如图所示,复兴号动车组用多节车厢提供动力,从而达到提速的目的。总质量为m的动车组在平直的轨道上行驶。该动车组有四节动力车厢,每节车厢发动机的额定功率均为P,若动车组所受的阻力大小保持不变,动车组能达到的最大速度为vm。下列说法正确的是(　　) 返回导航 第六章　机械能守恒定律 A.动车组运动过程中受到的阻力大小为 B.若四节动力车厢输出功率均为额定值,则动车组从静止开始做匀加速运动 C.若四节动力车厢输出功率均为额定值,则动车组速度为时,其加速度大小为 D.若四节动力车厢输出功率均为额定值,动车组从静止启动,经过时间t达到最大速度vm,则这一过程中该动车组克服阻力做的功为m-4Pt 返回导航 第六章　机械能守恒定律 [解析]　动车组匀速运动时速度达到最大,此时F=f,根据4P=Fv可得f=,故A错误;设动车组的加速度为a,根据牛顿第二定律有F-f=ma,其中F=,因为P不变,随着速度的增加F减小,所以a会逐渐减小,即动车组从静止开始做加速度减小的加速运动,故B错误;当动车组的速度为时,列车的牵引力大小为F==,根据牛顿第二定律得此时的加速度大小为a=,解得a=,故C正确;若四节动力车厢输出功率均为额定值,动车组从静止启动,经过时间t达到最大速度vm,根据动能定理有4Pt-W=m,所以该动车组克服阻力做的功为W=4Pt-m,故D错误。 返回导航 第六章　机械能守恒定律 恒加速度启动 (多选)(2026·天津北辰期中)在通往某景区的公路上,一辆汽车沿水平路面由静止启动,在前8 s内做匀加速直线运动,第8 s 末达到额定功率,之后保持额定功率运动,其v-t图像如图所示。已知汽车的质量m=1×103 kg,汽车受到地面的阻力和空气阻力的合力大小恒为车重的0.2倍,重力加速度g取10 m/s2，则(　　) 返回导航 第六章　机械能守恒定律 A.汽车的最大速度为12 m/s B.汽车的额定功率为24 kW C.汽车在前8 s内的牵引力为1 000 N D.从汽车开始运动到达到最大速度,发动机做的功为4.32×105 J 返回导航 第六章　机械能守恒定律 [解析]　汽车在前8 s内的加速度a= m/s2=1 m/s2,根据F-kmg=ma,可得牵引力为F=3 000 N,汽车的额定功率为P=Fv8=3 000×8 W=24 kW,B正确,C错误;当牵引力等于阻力时汽车速度最大,则汽车的最大速度为vm== m/s=12 m/s,A正确;从开始运动到达到额定功率发动机做功W1=Fx8=3 000××8×8 J=96 kJ,达到额定功率至达到最大速度发动机做功W2=Pt=24×10 kJ=240 kJ,从汽车开始运动到达到最大速度,发动机做的功为W=W1+W2=3.36×105 J,D错误。 返回导航 第六章　机械能守恒定律 课时跟踪练 温馨提示 返回导航 第六章　机械能守恒定律 $