第6章 第1讲 功和功率（PPT课件）-【满分思维】2027年高考一轮总复习·物理

该高中物理高考复习课件聚焦“功和功率”核心考点，依据高考评价体系梳理恒力功计算、功率分析、机车启动三大考查维度，通过真题统计明确机车启动占30%、功率计算占40%的高频考点分布，归纳正功负功判断、平均瞬时功率计算等常考题型，体现备考针对性。 课件亮点在于“真题研析+模型建构+素养提升”策略，如以2023山东卷水筒车功率题为例，运用科学推理推导功率公式，结合典题5恒定功率启动模型培养物理观念和科学思维。特设“易错警示”和“方法总结”，帮助学生掌握功的夹角分析、功率公式选用技巧，教师可据此精准教学，助力学生高效冲刺。

第六章　机械能 核心概览 试题情境 生活实 践类 体育运动中功和功率问题,风力发电功率计算,蹦极运动、过山车等能量问题,汽车启动问题,生活、生产中能量守恒定律的应用 学习探 索类 变力做功的计算,机车启动问题,单物体机械能守恒,用绳、杆连接的系统机械能守恒问题,含弹簧系统机械能守恒问题,传送带、板块模型的能量问题 第1讲　功和功率 考点一　恒力功的分析与计算 考点二　功率的分析和计算 目 录 索 引 考点三　机车启动问题 考点一　恒力功的分析与计算 强基础•教考衔接 1.做功的两个要素 (1)作用在物体上的　　　　。 (2)物体在力的方向上发生　　　　。 2.公式:W=　　　　。 (1)α是力与　　　　方向之间的夹角,l为　　　　的位移。 (2)该公式只适用于　　　　做功。 力 位移 Flcos α 位移 物体 恒力 3.功的正负 功的正负代表能量转化(转移)的方向 (1)当0°≤α<90°时,W>0,力对物体做　　　　。 (2)当90°<α≤180°时,W<0,力对物体做　　　　,或者说物体　　 　这个力做了功。 (3)当α=90°时,W=0,力对物体　　　　　。 正功 负功 克服 不做功 × √ × × 研考点•精准突破 1.功的正负判断方法 (1)恒力功的判断:依据力与位移方向的夹角来判断。 (2)曲线运动中功的判断 (3)依据能量变化来判断:若有能量转化,则必有力对物体做功。此法常用于两个相联系的物体之间的相互作用力做功的判断。 2.恒力功的计算方法 3.总功的计算方法 方法一:先求合力F合,再用W总=F合lcos α求功,此法要求F合为恒力。 方法二:先求各个力做的功W1、W2、W3、…,再应用W总=W1+W2+W3+…求总功,注意代入“+”“-”再求和。 考向一　力做功正负的判断 典题1 (2026内蒙古赤峰检测)2024年7月20日,内蒙古赤峰市巴林左旗首届旅游那达慕胜利召开,其中射箭项目是那达慕大会的活动内容之一。“神射手”在草原上享有很高的荣誉,在“神射手”射箭的过程中, 下列说法正确的是(　　) A.“神射手”拉弓时,人对弓和箭组成的系统做正功 B.“神射手”拉弓时,人对弓和箭组成的系统做负功 C.“神射手”松开拉紧的弓弦后,人对弓和箭组成的系统做正功 D.“神射手”松开拉紧的弓弦后,人对弓和箭组成的系统做负功 A 解析 “神射手”拉弓时,人对箭的作用力与箭的位移方向相同,弓弦受到人的力,弹性势能增加,所以人对弓和箭组成的系统做正功,故A正确,B错误; “神射手”松开拉紧的弓弦后,人对弓和箭组成的系统不做功,故C、D错误。 考向二　恒力做功的计算 典题2 [一题多变]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)合外力对物体所做的功。 答案 (1)300 J　(2)100 J　(3)-400 J　(4)0 解析 物体置于升降机内随升降机一起匀速运动过程中,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-G=0 代入数据得Ff=10 N,FN=10 N 此过程中,物体在竖直方向上的位移x=vt=20 m。 (1)斜面对物体的支持力所做的功WN=FNx cos θ=300 J。 (2)斜面对物体的摩擦力所做的功Wf=Ffx cos(90°-θ)=100 J。 (3)物体重力做的功WG=-Gx=-400 J。 (4)方法一:合力对物体做的功W合=WN+Wf+WG=0。 方法二:物体做匀速运动,故物体受到的合力F合=0,则W合=F合xcos α=0。 提示 由x=t2=40 m。 (1)物体置于升降机内随升降机一起匀加速运动过程中,受力分析如图所示,由牛顿第二定律得Ffcos θ-FNsin θ=0,Ffsin θ+FNcos θ-G=ma 代入数据得Ff=15 N,FN=15 N 斜面对物体的支持力所做的功WN=FNxcos θ=900 J。 (2)斜面对物体的摩擦力所做的功Wf=Ffxsin θ=300 J。 (3)物体重力做的功WG=-mgx=-800 J。 (4)合力对物体做的功W合=WN+Wf+WG=400 J。 考点二　功率的分析和计算 强基础•教考衔接 1.物理意义:描述力对物体做功的　　　　。 2.定义:功与完成这些功所用　　　　之比。 3.公式: (1)P=,P描述时间t内力对物体做功的　　　　。 (2)P=Fvcos α。 注意:机车启动问题中,P=Fv中的F代表牵引力  ①v为平均速度,则P为　　　　功率,条件:F是恒力。 ②v为瞬时速度,则P为　　　　功率。 快慢 时间 快慢 平均 瞬时 √ √ √ × 研考点•精准突破 1.平均功率的计算方法 (1)利用P=。 (2)利用P=Fvcos α,其中F为恒力,v为物体运动的平均速度,α为F与v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,α为F与v的夹角。 (2)利用公式P=FvF,其中vF为物体的速度v在力F方向上的分速度。 (3)利用公式P=Fvv,其中Fv为物体受到的外力F在速度v方向上的分力。 考向一　利用P=求解 典题3 (2023山东卷)《天工开物》中记载了古人借助水力使用高转筒车往稻田里引水的场景。引水过程简化如下:两个半径均为R的水轮,以角速度ω匀速转动。水筒在筒车上均匀排布,单位长度上有n个,与水轮间无相对滑动。每个水筒离开水面时装有质量为m的水,其中的60%被输送到高出水面H处灌入稻田。当地的重力加速度为g,则筒车对灌入稻田的水做功的功率为(　　) A. B. C. D.nmgωRH B 解析 由题知,水筒在筒车上均匀排布,单位长度上有n个,且每个水筒离开水面时装有质量为m的水,其中的60%被输送到高出水面H处灌入稻田,则水轮转一圈灌入农田的水的总质量为m总=2πRnm×60%=1.2πRnm,则水轮转一圈灌入稻田的水克服重力做的功W=1.2πRnmgH,筒车对灌入稻田的水做功的功率P=,T=,联立有P=,选项A、C、D错误,B正确。 考向二　利用公式P=Fvcos α求解 典题4 [一题多解](2026福建泉州高三月考)质量为1 kg的柚子由静止释放,经2 s到达地面,不计空气阻力,g取10 m/s2。则(　　) A.落地时重力的瞬时功率为100 W B.落地时重力的瞬时功率为200 W C.2 s内重力的平均功率为50 W D.2 s内重力的平均功率为150 W B 解析 柚子由静止释放,做自由落体运动,2 s时速度v2=gt=20 m/s,瞬时功率为P=mgv2=200 W,故A错误,B正确。 方法一(由P=Fvcos θ计算):2 s内的平均速度=10 m/s,2 s内重力的平均功率P=mg=100 W; 方法二:W=mgh=mg·gt2=200 J,平均功率P==100 W,故C、D错误。 考点三　机车启动问题 研考点•精准突破 机车的两种启动方式 比较内容 以恒定功率启动 以恒定加速度启动 OA 段 过程分析 v↑ ⇒a=↓ a=不变⇒F不变 直到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,维持时间t0= AB 段 过程分析 F=F阻⇒a=0⇒F阻= 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 BC段 — F=F阻⇒a=0⇒以vm=做匀速直线运动 考向一　以恒定功率启动 典题5 (2025湖南株洲高三期中)起重机沿竖直方向将质量为m=103 kg的重物以恒定的功率由静止吊起。起重机的额定功率为P=60 kW,不计空气阻力,g取10 m/s2。下列说法正确的是(　　) A.重物上升过程中能够达到的最大速度为5 m/s B.重物的速度达到5 m/s时,其加速度为2 m/s2 C.重物在上升过程中加速度先增大后减小 D.重物上升过程中的加速度不可能达到10 m/s2 B 解析 当重物的加速度为零时,速度最大,设为vm,由平衡条件有F=mg,由P=Fvm,联立可得vm= m/s=6 m/s,故A错误;重物的速度达到v=5 m/s时,由牛顿第二定律有-mg=ma,解得a=2 m/s2,故B正确;由上式可知随着速度增大,重物的加速度减小,直至为零,故C错误;假设a1=10 m/s2,代入上式解得v1=3 m/s,即当v1=3 m/s时,重物上升过程中的加速度为10 m/s2,故D错误。 考向二　以恒定加速度启动 典题6 (2026安徽黄山高三月考)我国新能源汽车发展迅猛,从技术到生产都已经走在世界最前列。某辆新能源汽车在某测试场的水平路面上由静止启动做直线运动,汽车先做加速度为a=4 m/s2的匀加速直线运动。达到额定功率P=100 kW后保持功率不变继续运动,最后做匀速直线运动,已知汽车的质量m=2×103 kg,汽车受到的阻力为其所受重力的,重力加速度大小g取10 m/s2,则下列说法正确的是(　　) A.汽车从启动到最大速度的过程中,牵引力一直增大 B.汽车的最大速度为40 m/s C.汽车做匀加速直线运动的时间为2.5 s D.汽车从启动到最大速度所经历的时间为12.5 s C 解析 汽车做匀加速直线运动过程,牵引力保持不变;当汽车功率达到额定功率后,保持功率不变,汽车做加速度逐渐减小的加速运动,牵引力逐渐减小,故A错误;当牵引力等于阻力时,汽车速度达到最大,则有vm== 50 m/s,故B错误;汽车做匀加速直线运动时,根据牛顿第二定律可得F-Ff=ma,解得牵引力大小为F=1×104 N,汽车刚达到额定功率时的速度为v==10 m/s,则汽车做匀加速直线运动的时间为t0==2.5 s,故C正确;若汽车从启动到最大速度一直做匀加速直线运动,则所用时间为t==12.5 s,但汽车做匀加速到v后,开始做加速度逐渐减小的加速运动,所以汽车从启动到最大速度所经历的时间一定大于12.5 s,故D错误。 比较内容 以恒定功率启动 以恒定加速度启动 P-t图像和 v-t图像 $