第6章 第1讲 功和功率 课件 -2027届高考物理一轮复习考点精讲

该高中物理高考复习课件聚焦“机械能及其守恒定律”专题，依据课标要求梳理功和功率、动能定理、重力势能、机械能守恒定律及实验验证五大核心考点，对接学业水平2、3级要求，结合广东近五年学选考真题（2021-2025年T8-T15），明确功能关系、动能定理等高频考点分布，通过考点内化、过关训练、考纲衔接构建系统复习框架。 课件亮点在于“真题情境+方法突破+素养培养”，如变力做功采用图像法（F-s面积）、微元法（圆周运动摩擦力），功率计算区分平均与瞬时功率，典例3斜面下滑结合运动学公式求重力功率，培养科学思维与能量观念。特设易错点分析（如恒力与变力做功判断），助力学生掌握解题技巧，教师可依托此课件精准定位考点，提升复习效率。

第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 第1讲　功和功率 -- 第六章　机械能及其守恒定律 1．理解功的概念，会判断力是否做功及功的正、负，会计算功的大小。 2．理解功率的概念，会对功率进行分析和计算。 3．会分析生产生活中常见机械的功率大小及其意义。 -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 B -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 ACD -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 A -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 ACD -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 ABD -- 第六章　机械能及其守恒定律 -- 第六章　机械能及其守恒定律 谢谢观看 -- 第六章　机械能及其守恒定律 课标 内容 1．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。 2．理解动能和动能定理。能用动能定理解释生产生活中的有关现象。 3．理解重力势能，知道重力势能的变化与重力做功的关系。定性了解弹性势能。 4．通过实验，验证机械能守恒定律。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。能用机械能守恒定律分析生产生活中的有关问题 对应 教材 粤教版必修第二册P78～117；人教版必修第二册P73～101 学业 要求 学业要求 水平 能理解功和功率，并能解决实际问题 2、3 能理解动能和重力势能，定性了解弹性势能 2、3 能用动能定理和机械能守恒定律解决有关问题 2、3 能用能量和能量守恒的观点分析(解释)有关问题 2、3 能完成“验证机械能守恒定律”实验 2、3 考查 载体 1．生活实践问题情境：与大自然中物理相关的现象以及生产生活紧密联系的物理问题，与科技前沿、国家重大科技工程相关的情境。如：游乐场项目、高铁、体育项目、传送带、交通安全等。 2．学习探索问题情境：与物理学史、课程标准、新教材、科学探究相关的问题情境。如：抛体运动、圆周运动、直线运动、弹簧模型等 命题 思路 1.命题方式:功和功率可单独考查,常以选择题形式命题;在计算题中命题概率极高,常与牛顿运动定律、平抛运动、圆周运动、动量、电磁学等知识结合,以综合题的形式进行考查。 2.命题重点:能量是贯穿高中物理课程的核心暗线,因此能量与其他知识的综合应用是本章的命题重点。实验“验证机械能守恒定律”同样也是命题重点。 3.命题难点:试题与实际生产和生活联系,且设置隐含条件是命题的难点 广东 真题 2021年适应考：T2功和能；T9机械能；T13动能定理 2021年学选考：T9平抛运动中功率、机械能的判断；T13动能定理 2022年学选考：T9无人驾驶小车行驶过程的功能关系 2023年学选考：T8货物从P到Q的运动过程的功能关系；T15动能定理 2024年学选考：T9重力瞬时功率 2025年学选考：T14 开瓶器对木塞做的功W，开瓶器的功率P与t的关系式；T15 电场力对粒子做的功W 考点一　恒力做功 【考点内化】 1．判断力是否做功。 (1)看力F的方向与位移s的方向间的夹角α——常用于恒力做功的情形。 (2)看力F的方向与速度v的方向间的夹角θ——常用于曲线运动的情形。 (3)根据动能的变化：动能定理描述了合外力做功与动能变化的关系，即W合＝ΔEk。当动能增加时，合外力做正功；当动能减少时，合外力做负功。 2．功的正负。 (1)当α＝时，cos α＝0，W＝0。这表示当力F的方向与位移s的方向垂直时，力对物体不做功。 (2)当0≤α＜时，cos α>0，W＞0。这表示当力F的方向与位移s方向的夹角为锐角时，力对物体做正功。 (3)当＜α≤π时，cos α<0，W＜0。这表示当力F的方向与位移s方向的夹角为钝角时，力对物体做负功，或者说物体克服这个力做功。 3．计算功的方法。 (1)恒力做功：直接用W＝Fs cos α求解。 (2)合外力做功的三种方法。 ①利用动能定理W合＝Ek2－Ek1求解。 ②先求合外力F合，再用W合＝F合s cos α求功。 ③先求各个力做的功W1、W2、W3，…，再运用W合＝W1＋W2＋W3＋…求合外力做的功。 【考点过关】 (单选)如图，一磁铁吸附在铁板AB的下方。现保持铁板与水平面间的夹角θ不变，缓慢推动B端，使AB与磁铁一起水平向左匀速移动，则(　　) A．合外力对磁铁做正功 B．AB对磁铁的作用力不做功 C．AB对磁铁的弹力不做功 D．AB对磁铁的摩擦力不做功 解析：由于磁铁做匀速运动，磁铁所受合外力为零，合外力对磁铁不做功，故A错误；磁铁受重力和AB对它的作用力而做匀速运动，根据平衡条件可知，AB对磁铁的作用力大小等于重力，方向竖直向上，与磁铁的运动方向相互垂直，故AB对磁铁的作用力不做功，故B正确；AB对磁铁的弹力垂直于接触面，与磁铁的运动方向不垂直，故弹力一定做功，故C错误；AB对磁铁的摩擦力沿接触面，与磁铁运动方向不垂直，故摩擦力一定做功，故D错误。故选B。 【考教衔接】 　(多选)(教材改编)如图，在倾角为θ的物块B的斜面上，质量为m的物块A相对B始终保持静止。下列说法正确的是(　 　) A．若B向左匀速移动距离s，则B对A的支持力做正功 B．若B向右匀速移动距离s，则B对A的摩擦力做负功 C．若B向上匀速移动距离s，则B对A的支持力和摩擦力都做正功 D．若B向下匀速移动距离s，则B对A的作用力做负功 解析：A随B匀速移动，对A受力分析如图甲、乙、丙所示。若B向左匀速移动距离s，则B对A的支持力FN与位移的夹角是锐角，如图甲所示，FN做正功，故A正确；若B向右匀速移动距离s，则B对A的摩擦力f与位移的夹角是锐角，如图乙所示，f做正功，故B错误；若B向上匀速移动距离s，则B对A的支持力和摩擦力与位移的夹角都是锐角，如图丙所示，都做正功，故C正确；若B向下匀速移动距离s，则 B对A的作用力是FN与f的合力，方向竖直向上，与重力mg平衡，与向下移动的方向相反，做负功，故D正确。故选ACD。 甲 乙 丙 【拓展1】　典例1中，若把B向左匀速移动距离s，改为“B向左做加速度大小为a的匀加速运动”，则B对A的摩擦力可能做什么功？ 解答：对图甲的力正交分解，再由牛顿第二定律列式，有FNsin θ－f cos θ＝ma。 讨论：①若a＝0，则B对A的支持力做正功，f与位移的夹角是钝角，f做负功。 ②若a＝，则f＝0，没有力就没有功。 ③若a>，则f沿斜面向下，f与位移的夹角是锐角，f做正功。 【拓展2】　典例1中，若把B向右匀速移动距离s，改为“B向右做加速度大小为a的匀加速运动”，则B对A的摩擦力可能做什么功？支持力可能做什么功？ 解答：对图乙的力正交分解，再由牛顿第二定律列式，有f cos θ－FNsin θ＝ma。 讨论：①若a＝0，f与位移的夹角是锐角，f做正功；FN与位移的夹角是钝角，FN做负功。 ②因为a水平向右，所以f不可能沿斜面向下，且f>0，FN>0，故f做正功，FN做负功。 【拓展3】　典例1中，若把B向上匀速移动距离s，改为“B向上做加速度大小为a的匀加速运动”，则B对A的作用力做的功为多少？ 解答：设B对A的作用力为F，按图丙，F－mg＝ma，得F＝mg＋ma(超重)，F做的功为(mg＋ma)s。 【拓展4】　典例1中，若把B向下匀速移动距离s，改为“B向下做加速度大小为a的匀加速运动”，则B对A的作用力做的功为多少？ 解答：mg－F＝ma，得F＝mg－ma(失重)，F做负功，则F做的功为－(mg－ma)s。 考点二　变力做功 【考点内化】 求解变力做功的方法。 方法 举例 应用动能定理求解 用力F把质量为m的小球从A处缓慢拉到B处，F做功为WF，则有WF－mgL(1－cos θ)＝0，得WF＝mgL(1－cos θ) 等效转 换法 恒力F把物块从A拉到B，绳子对物块做功 W＝F 平均 值法 当力与位移为线性关系，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 图像法 一水平拉力拉着一物体在水平面上运动的位移为s0，F-s图线与横轴所围面积表示拉力所做的功，W＝s0 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＝fΔs1＋fΔs2＋fΔs3＋…＝f(Δs1＋Δs2＋Δs3＋…)＝f·2πR 【考点过关】 (单选)如图甲所示，质量为4 kg的物体在水平推力作用下开始运动，推力大小F随位移大小x变化的情况如图乙所示，物体与地面间的动摩擦因数μ＝0.5，g取10 m/s2，则(　　) 　 甲 乙 A．运动过程中推力做的功为200 J B．因推力是变力，无法确定推力做功的大小 C．物体在运动过程中的加速度先变小后不变 D．物体先做加速运动，推力减小到零后才开始做减速运动 解析：F-x图像中图线与横轴所围的面积表示推力做的功，W＝×100×4 J＝200 J，故A正确，B错误；滑动摩擦力f＝μmg＝20 N，物体先加速运动，当推力减小到20 N时，加速度减小为零，之后推力逐渐减小，物体做加速度增大的减速运动，当推力减小为零后，物体做匀减速运动，故CD错误。故选A。 【考教衔接】 　(教材改编)打桩机的重锤每次下落的高度差相同，铁桩开始在地表没有进入泥土，第一次重锤落下将铁桩打入泥土的深度为 20 cm，已知泥土对铁桩的阻力与进入泥土的深度成正比。求： (1)打击第二次铁桩进入泥土的深度。 (2)打击第六次铁桩进入泥土的深度。 (3)打击第n次铁桩进入泥土的深度。 解答：(1)根据题意，铁桩每次对泥土所做的功相同，铁桩所受阻力是与进入泥土的深度成正比的，则阻力是f-l图中通过原点的一条斜线，如图所示。斜线与l 轴所围成的“面积”，就是克服阻力所做的功，“W”是每打击一次铁桩克服阻力所做的功。根据相似直角三角形的性质，其面积之比等于某一直角边的平方比。则打击一次、打击两次、打击三次……打击n次铁桩进入泥土的深度之比l1∶l2∶l3∶…∶ln－1∶ln ＝1∶∶∶…∶∶，所以，得到打击第二次铁桩进入泥土的深度Δl2＝l2－l1＝(－1)l1＝(－1)×20×10-2 m≈8.28×10-2 m。 (2)同理，打击第六次铁桩进入泥土的深度 Δl6 ＝(－)×20×10-2 m≈4.27×10-2 m。 (3)第n次打击铁桩进入泥土的深度Δln ＝(－)l1。 【练习1】　某人利用如图所示的装置，用F＝200 N的恒力作用于轻质细绳的一端，使物体从水平面上的A点移动到B点。已知α1＝37°，α2＝53°，h＝3 m，不计绳与滑轮间的摩擦。求绳的拉力对物体所做的功。 甲同学解：WF＝F cos α1。 乙同学解：WF＝。 这两位同学的解答正确吗？为什么？ 解答：这两位同学的解答都是错误的。甲同学没有理解拉力F转换到左侧的两根绳上后，由于力的方向改变了，作用到物体上时沿水平方向的分力就在不断地改变，以最初状态的分力计算违反了功的定义(大小和方向不变的恒力)。乙同学没有理解水平分力是非线性变化的，不能简单地平均。 正解：先画力F作用点的起点P，取圆心O，以OC为半径R，画圆弧，交细绳于D点，发现物体从水平面上的A点移动到B点，绳的长度变短了，变短的长度为x＝－，而这恰好是力F的作用点从起点P移动到终点Q的位移，故拉力F做的功WF＝F。 考点三　功率的理解与计算 【考点内化】 1．平均功率的计算方法。 (1)利用＝。 (2)利用＝Fcos α，其中为物体运动的平均速度。 2．瞬时功率的计算方法。 (1)利用公式P＝Fv cos α，其中v为t时刻的瞬时速度。 (2)利用公式P＝Fv′，其中v′为物体的速度v在力F方向上的分速度。 (3)利用公式P＝F′v，其中F′为物体受到的外力F在速度v方向上的分力。 【考点过关】 (多选)质量为m的物体从距地面H高度处自由下落，经历时间t，重力加速度为g，则下列说法正确的是(　 　) A．时间t内重力对物体做功为mg2t2 B．时间t内重力的平均功率为mg2t C．时刻重力的瞬时功率与t时刻重力的瞬时功率之比为1∶2 D．前内重力做功的平均功率与后内重力做功的平均功率之比为1∶3 解析：物体自由下落，时间t内物体下落h＝gt2，W＝mgh＝mg2t2，故A正确；P＝＝＝mg2t，故B错误；从静止开始自由下落，时刻与t时刻的速度之比为1∶2(因v＝gt∝t)，又有P＝Fv＝mgv∝v，故时刻与t时刻功率瞬时值之比为P1∶P2＝1∶2，故C正确；前内与后内下落的位移之比为1∶3，则重力做功之比为1∶3，故重力做功的平均功率之比为1∶3，故D正确。故选ACD。 【考教衔接】 　(教材改编)如图所示，一质量m＝1.0 kg的物体从斜面长度为s＝10 m、倾角为30°的光滑斜面顶端由静止开始下滑，g取10 m/s2。求： (1)物体从斜面顶端滑至底端的过程中重力的平均功率P1。 (2)物体滑到斜面底端时重力的瞬时功率P2。 解答：(1)物体从斜面顶端滑至底端的过程中， 重力所做的功W＝mgs·sin 30°＝50 J， 物体下滑过程中的加速度a＝＝g sin 30°＝5 m/s2。 根据运动学公式s＝at2，得下滑的时间t＝＝2 s， 重力的平均功率P1＝＝25 W。 (2)物体滑到斜面底端的瞬时速度v＝at＝10 m/s， 而v与mg的夹角为60°， 所以P2＝mgv cos 60°＝50 W。 功率的求解方法： (1)瞬时功率用推导式P＝Fv cos α求解，其中v是指该时刻力作用点的瞬时速度，α是指力F与速度v之间的夹角。 (2)求平均功率有两条途径：其一，用定义式P＝计算；其二，用P＝F计算。当物体做初速度为零的匀加速直线运动时，平均功率为末状态瞬时功率的一半。 【练习2】　放在水平地面上的物体受到水平拉力的作用，在0～6 s内其速度与时间图像和拉力的功率与时间图像分别如图甲、乙所示，g取10 m/s2。求： 甲　　　　　　　　　乙 (1)物体与地面的摩擦力大小。 (2)这个物体的质量。 解答：(1)从两个图像可提取信息，当物体做匀速直线运动时，其速度v＝4 m/s，水平拉力的功率P＝16 W。 根据功率公式P＝F1v＝fv，可求得物体与地面的摩擦力f＝＝4 N。 (2)物体做匀加速直线运动阶段，从v-t图像的斜率可得a＝2 m/s2。 2 s末时，F2－f＝ma, ① F2＝， ② 联立①②式，解得m＝1 kg。 考点四　探究机车启动运行问题 【考点内化】 1．关于机车启动的两种方式。 两种方式 具体内容 先以恒定加速度启动，接着以恒定功率运动 思维 导图 四个 图像 以恒定功率启动 思维 导图 四个 图像 2．三个重要关系式。 (1)无论哪种运动过程，机车的最大速度都等于其匀速运动时的速度，即vm＝＝(关系式中Fmin为最小牵引力，其值等于阻力f)。 (2)机车以恒定加速度启动的运动过程中，匀加速过程结束时，功率最大，速度不是最大，即v＝<vm＝。 (3)机车以恒定功率运动时，牵引力做的功W＝Pt，由动能定理得Pt－fx＝ΔEk，此关系式经常用于求解机车以恒定功率启动过程的位移大小。 【考教衔接】 　发展新能源汽车是我国当前一项重大国家战略。某款新能源汽车发动机的额定功率为60 kW，汽车质量为5.0×103 kg，汽车在水平路面行驶时，受到的阻力大小是汽车重力的，g取10 m/s2。 (1)若汽车从静止开始以加速度0.5 m/s2做匀加速运动，则匀加速运动能维持多长时间？ (2)若汽车从静止开始以额定功率做加速运动，则汽车运动的最大速度为多大？ 解答：(1)汽车做匀加速运动，则其牵引力不变，输出功率P将随v的增大而增大，当P达到额定功率P额后，不能再增加，即汽车就不可能再保持匀加速运动了。 根据牛顿第二定律，有F－kmg＝ma， 得匀加速时牵引力F＝7.5×103 N， 根据功率公式P额＝Fv1， 得匀加速运动能达到的最大速度v1＝8 m/s。 由运动学公式有v1＝at，得匀加速运动能维持的时间t＝16 s。 (2)汽车加速结束的时刻，速度达到最大且不变，设受到的阻力为f，而此时的牵引力F′＝f＝kmg＝5×103 N。 根据功率公式，有P额＝F′vm， 故汽车运动的最大速度vm＝12 m/s。 【练习3】　(多选)如图所示是京沪高铁上一辆列车在某时间段内功率随时间变化的P-t图像。如果列车在行驶过程中受到的阻力大小恒定不变，那么在这段时间内，描述该列车运动情况的图像可能为(　 　) 　　　 A　　　　B　　　　C　　　　D 解析：可能做匀速运动，牵引力等于阻力，速度不变；可能做变加速运动，根据P＝Fv和a＝，牵引力大于阻力时，随着速度的增加，牵引力减小，加速度减小。故选ABD。 $