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

该高中物理高考复习课件聚焦“功和功率”专题，依据高考评价体系梳理恒力做功计算、变力做功分析、功率求解及机车启动四大核心考点，通过考点权重分析明确机车启动（占比30%）、变力做功（占比25%）等高频考查内容，归纳典例题型构建完整知识网络。 课件亮点在于“真题演练+科学思维培养”，如结合2025年如皋调研题解析机车启动动态过程，运用微元法、图像法突破变力做功难点，培养模型建构与科学推理素养。特设“易错陷阱警示”和“规律总结”，助力学生掌握解题技巧，教师可据此精准定位学情，实现高效备考。

第1讲　功和功率 第六章 机械能守恒定律 1 考点一　恒力做功的分析和计算 1．功 (1) 定义：一个物体受到力的作用，如果在____________上发生了一段位移，就说这个力对物体做了功． (2) 做功条件：① 物体受力；② 在力的方向上发生________． (3) 公式：W＝___________． (4) 单位：在国际单位制中，功的单位是________，符号是J． 力的方向 位移 Fl cos α 焦耳 考 点 一 2．功的正负的判断方法 考 点 一 3．计算功的方法 (1) 恒力做功的计算方法 方法一 先求合外力F合，再用W合＝F合l cos α 求功．适用于F合为恒力的过程 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 (2) 合力做功的计算方法 考 点 一 典 题 悟 法 　　 　　一滑块在水平地面上沿直线滑行，t＝0时刻其速度为1 m/s．从此刻开始在滑块运动方向上再施加一水平方向作用力F，力F和滑块的速度v随时间t的变化规律分别如图甲和图乙所示．设在第1 s内、第2 s内、第3 s内力F对滑块做的功分别为W1、W2、W3，则下列说法中正确的是 (　　) A．W1＝W2＝W3 B．W1＜W2＜W3 C．W1＜W3＜W2 D．W1＝W2＜ W3 1 B 考 点 一 考 点 一 考点二　变力做功的分析和计算 变力做功的五种方法 方法 以例说法 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 考 点 二 考 点 二 考 点 二 典 题 悟 法 　　 　　如图甲所示，静止于光滑水平面上坐标原点处的小物块，在水平拉力F作用下，沿x轴方向运动，拉力F随物块所在位置坐标x的变化关系如图乙所示，图线为半圆，则小物块运动到x0处拉力做的功为 (　　) 2 C 甲 乙 考 点 二 考点三　功率分析和计算 1．定义：功与完成这些功所用________之比． 2．物理意义：描述力对物体做功的________． 3．公式： (2) P＝Fv cos α ① v为平均速度，则P为________功率． ② v为瞬时速度，则P为________功率． 时间 快慢 快慢 平均 瞬时 考 点 三 典 题 悟 法 　　 　　质量为m的物体从距地面高h处自由下落，经历时间t，则下列说法中错误的是 (　　) 3 B 考 点 三 考 点 三 功率的计算方法 1．平均功率 2．瞬时功率 (1) 利用公式P＝Fv cos α求瞬时功率时，其中v为t时刻的瞬时速度．F可为恒力，也可为变力，α为F与v的夹角，α可以不变，也可以变化． (2) 对公式P＝Fv cos α的理解：可认为F cos α是力F在速度v方向上的分力，也可认为v cos α是速度v在力F方向上的分速度． 考 点 三 考点四　机车启动问题 1．模型一：以恒定功率启动 (1) 动态过程 考 点 四 (2) 这一过程的P－t图像和v－t图像如图所示． 考 点 四 2．模型二：以恒定加速度启动 (1) 动态过程 考 点 四 (2) 这一过程的P－t图像和v－t图像如图所示． 考 点 四 典 题 悟 法 　　 　　(2025·如皋调研)新能源汽车以恒定的加速度由静止开始沿平直的公路行驶，t1时刻达到发动机额定功率后保持功率不变，t2时刻起匀速行驶．汽车所受的阻力大小不变，则此过程中汽车的速度v、牵引力F、加速度a、功率P随时间t的变化规律正确的是 (　　) 4 B 考 点 四 考 点 四 A．汽车启动后做加速度减小的加速直线运动，直到速度 达到最大 B．汽车在BC段做匀加速直线运动 C．汽车达到的最大速度大小为30 m/s D．从启动到速度达到最大过程中汽车通过的距离为190 m 5 C 考 点 四 考 点 四 考 点 四 机车启动过程应注意的问题 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． 考 点 四 随堂内化 1．如图所示，两个互相垂直的力F1和F2作用在同一物体上，使物体运动，发生一段位移后，力F1对物体做功为6 J，力F2对物体做功为8 J，则力F1与F2的合力对物体做功为 (　　) A．2 J B．7 J C．10 J D．14 J D 【解析】 当有多个力对物体做功的时候，总功的大小就等于各个力对物体做功的代数和，由于力F1对物体做功6 J，力F2对物体做功 8 J，所以F1与F2的合力对物体做的总功就为6 J＋8 J＝14 J，故D正确． 随堂内化 4 1 2 3 C 随堂内化 4 1 2 3 随堂内化 4 1 2 3 3．两个完全相同的小球A、B，在某一高度处以相同大小的初速度v0分别沿水平方向和竖直方向抛出，不计空气阻力，如图所示，则下列说法中正确的是(　　) A．两小球落地时速度相同 B．两小球落地时，重力的瞬时功率相同 C．从开始运动至落地，重力对两小球做的功相同 D．从开始运动至落地，重力对两小球做功的平均功率相同 C 随堂内化 4 1 2 3 随堂内化 4 1 2 3 4．(2025·扬州七校第一次联考)图甲中起重机某次从t＝0时刻由静止开始提升质量为m＝150 kg的物体，其a－t图像如图乙所示，5～10 s内起重机的功率为额定功率，不计其他阻力，取g＝10 m/s2，则下列说法中正确的是 (　　) A．物体在0～10 s内运动的最大速度为10 m/s B．起重机的额定功率为1 800 W C．5～10 s内起重机对物体做的功等于0～5 s内起重机对物体做功的1.5倍 D．5～10 s内起重机对物体做的功等于0～5 s内起重机对物体做功的2倍 甲 乙 D 随堂内化 4 1 2 3 随堂内化 4 1 2 3 配套热练 一、 选择题 1．(2025·镇江期末)如图所示，受训者拖着旧橡胶轮胎在水平直道上运动了一段距离，在此过程中 (　　) A．重力对轮胎做负功 B．摩擦力对轮胎做正功 C．拉力对轮胎做负功 D．支持力对轮胎不做功 D 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 11 配套热练 【解析】 轮胎受到的重力竖直向下，而轮胎的位移水平向右，则轮胎在竖直方向上没有发生位移，重力不做功，故A错误；由题知，轮胎受到地面的摩擦力方向水平向左，而位移水平向右，两者夹角为180°，则轮胎受到地面的摩擦力做了负功，故B错误；设拉力与水平方向的夹角为α，由于α是锐角，所以轮胎受到的拉力做正功，故C错误；轮胎受到地面的支持力竖直向上，而轮胎的位移水平向右，则轮胎在竖直方向上没有发生位移，支持力不做功，故D正确． 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 11 配套热练 2．如图所示，足球被踢出后从地面上的A点运动到C点，其中B为轨迹的最高点，不计空气阻力，则该足球 (　　) A．从A到B过程，重力的瞬时功率变大 B．从B到C过程，重力的瞬时功率变小 C．从A到C过程，重力的平均功率等于0 D．从A到B重力的平均功率比从B到C的大 C 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 11 配套热练 【解析】 不计空气阻力，足球做斜抛运动，B为最高点，根据PG＝mgvy，从A到B过程中，竖直方向的速度vy减小，则重力的瞬时功率变小，故A错误；根据PG＝mgvy，从B到C过程中，竖直方向的速度vy增大，重力的瞬时功率变大，故B错误；从A到C过程中，竖直方向位移为零，重力做功为0，则重力的平均功率等于0，故C正确；根据对称性，从A到B和从B到C的时间相同，从A到B克服重力做功和从B到C重力做功相同，则从A到B重力的平均功率等于从B到C重力的平均功率，故D错误． 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 11 配套热练 3．(2025·山东卷)一辆电动小车上的光伏电池，将太阳能转换成的电能全部给电动机供电，刚好维持小车以速度v匀速运动，此时电动机的效率为50%．已知小车的质量为m，运动过程中受到的阻力f＝kv(k为常量)，该光伏电池的光电转换效率为η，则光伏电池单位时间内获得的太阳能为 (　　) A 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 11 配套热练 4． 已知动车组列车每节动车的额定功率相同，每节动车与拖车质量相等，设动车组运行时每节车厢所受阻力与其速率成正比．若某动车组由4节动车加8节拖车组成，其运行的最大速率为240 km/h，则由8节动车加4节拖车组成的动车组，运行的最大速率约为 (　　) A．240 km/h B．340 km/h C．360 km/h D．480 km/h B 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 11 配套热练 5．(2025·镇江质监)一辆汽车以不同的恒定功率在平直路面上启动，前后两次v－t图像如图所示，设汽车行驶时所受阻力与速度的大小成正比，则第一次与第二次汽车启动时功率之比为 (　　) A．4∶9　　　B．9∶4　　　C．2∶3　　　D．3∶2 A 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 11 配套热练 C 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 11 配套热练 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 11 配套热练 7．(2026·扬州中学期初)如图所示，重为100 N的物体A，在大小为20 N方向向左的水平拉力F的作用下做匀速直线运动，经过3 s，物体A在水平面上向左移动了30 cm的距离，滑轮与绳子质量不计，滑轮与绳子之间摩擦不计．下列说法中正确的是 (　　) A．物体运动的速度为10 m/s B．物体与地面之间的摩擦力为20 N C．拉力F的功率为2 W D．拉力F做的功是12 J D 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 11 配套热练 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 11 配套热练 8．(2026·如皋期初)新能源汽车以恒定的加速度由静止开始沿平直的公路行驶，t1时刻达到发动机额定功率后保持功率不变，t2时刻起匀速行驶．汽车所受的阻力不变，则此过程中汽车的加速度a、功率P随时间t的变化规律正确的是 (　　) D 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 11 配套热练 【解析】 汽车在0～t1时间内做匀加速运动，则加速度a不变；t1～t2时间内，功率P保持不变，根据P＝Fv可知F不断减小，汽车做加速度不断减小的加速运动，但非线性减小，直到t2时刻开始做匀速运动，加速度变为0，故A、B错误；汽车在0～t1时间内做匀加速运动，则加速度a不变，速度v均匀增加，牵引力F保持不变，根据P＝Fv＝Fat，可知0～t1时间内功率随时间均匀增加；t1～t2时间内，功率P保持不变，故C错误，D正确． 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 11 配套热练 9．高铁已成为中国的“国家名片”，是大多数人出行的首选．提高列车运动速率的有效途径是增大发动机的功率和减小阻力．某列车由若干节额定功率均为P的动力车厢组成，行驶时所受的阻力与速率的二次方成正比，即f＝kv2，只启用一节动力车厢时列车能达到的最大速度为vm．列车由静止开始运动，下列说法中正确的是 (　　) A．若列车匀加速启动，则牵引力恒定 B．若列车输出功率恒定，则做匀加速运动 C．若启用4节动力车厢，则列车的最大速度为4vm D．若列车最大速度提高到2vm，则需要启用8节动力车厢 D 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 11 配套热练 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 11 配套热练 A．模型车受到的阻力大小为1 N B．模型车匀加速运动的时间为2 s C．模型车牵引力的最大功率为6 W D．模型车运动的总位移为14 m D 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 11 配套热练 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 11 配套热练 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 11 配套热练 二、 计算题 11．中国目前已系统掌握各种复杂地质及气候条件下的高铁建造技术．动车组是指几节自带动力车厢与几节不带动力车厢的编组．复兴号CR400AF型城际电力动车组由6节车厢编组而成，每节车厢的质量均为m＝5×104 kg，其中第1节和第4节车厢带有动力，牵引电机的额定功率分别为P1＝1.8×107 W和P2＝1.2×107 W．该动车组以a＝2 m/s2的加速度沿水平直轨道由静止开始匀加速启动，当第1节车厢的牵引电机达到额定功率时，第4节车厢的牵引电机立即启动，动车组行驶过程中受到的阻力为车重的0.1倍，取g＝10 m/s2． (1) 求从静止开始到第4节车厢的牵引电机启动所经历的时间． 答案：(1) 10 s 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 11 配套热练 【解析】(1) 设从静止开始到第4节车厢牵引电机启动经历的时间为t，电机的牵引力为F1，第4节车厢牵引电机启动时动车组的速度为v1 有F1－0.1×6mg＝6ma，P1＝F1v1，v1＝at 解得t＝10 s 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 11 配套热练 (2) 当动车组的速度为50 m/s时，求第4节车厢对第5节车厢的拉力大小． 答案：(2) 2×105 N 4 1 2 3 5 6 10 7 8 9 11 配套热练 方法 以例说法 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 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，图线与横轴所围面积表示拉力所做的功，W＝x0 方法 以例说法 平均值法 当力与位移为线性关系，力可用平均值＝ 表示，代入功的公式得W＝·Δx＝kΔx2 应用动能 定理 用力F把小球从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) $