2026届高考物理一轮复习课件 第六章 第1讲 功与功率

这是一份2026届高考物理一轮复习课件 第六章 第1讲 功与功率，共60页。PPT课件主要包含了课标要求，功与功率，情境导思，知识构建，小题试做，考点一，恒力做功的分析和计算，计算功的方法，考点二，变力做功的分析和计算等内容，欢迎下载使用。
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。3.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。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。
解放军战士为了增强身体素质,进行拉轮胎负重训练,如图所示,已知绳子与水平地面间的夹角恒为θ,轮胎质量为m,若该战士由静止开始做匀加速直线运动,位移为x时,速度达到v,已知绳上拉力大小恒为F,重力加速度为g,则由静止加速到v的过程中:(1)轮胎所受各力对轮胎做的功分别为多少?轮胎所受合力做的功为多少?(2)拉力的最大功率为多少?拉力的平均功率为多少?
【答案】 力的方向　力的方向　位移　恒力　正功　负功　克服 不做功　快慢　平均功率　平均　瞬时　
1.关于功和功率,下列说法正确的是(　　)[A] 功是矢量,功的正负表示方向[B] 恒力做功的大小一定与物体的运动路径有关[C] 某时刻的瞬时功率可能等于一段时间内的平均功率[D] 发动机的实际功率总等于额定功率
2.(多选)如图所示,某同学到超市购物时,用大小恒为40 N、方向与水平面成60°角斜向上的拉力使购物篮以1 m/s 的速度在水平地面上做匀速直线运动,则(　 　)[A] 前进6 s内拉力所做的功为240 J[C] 前进6 s内拉力的平均功率为20 W[D] 6 s末拉力做功的瞬时功率为20 W
1.功的正负的判断方法
(1)根据力与位移的方向的夹角判断。
(1)恒力做功的计算方法。
(2)合力做功的计算方法。
[例1] 【功的正负判断】 如图所示,光滑斜面放在水平面上,斜面上用固定的竖直挡板挡住一个光滑的小球。当整个装置沿水平面向左做减速运动的过程中,关于小球所受各力做功情况的说法正确的是(　　)[A] 重力做功[B] 斜面对球的弹力一定做负功[C] 挡板对球的弹力一定做负功[D] 球所受的合力对球一定做正功
【解析】 如图,重力与位移方向垂直,不做功,故A错误;FN2与位移的夹角为锐角,做正功,故B错误;FN1与位移方向相反,做负功,故C正确;小球向左减速,合力与位移方向相反,做负功,故D错误。
[例2] 【恒力做功的计算】 质量为m=1 kg的物体静止在倾角为θ=37°斜面上,当斜面沿水平方向向右匀速移动了距离L=10 m时,物体相对斜面静止,如图所示。物体与斜面间的动摩擦因数为 μ=0.8,重力加速度g取10 m/s2,取sin 37°=0.6,cs 37°=0.8。求此过程中物体所受各个力所做的功及各力对物体做的总功。
【答案】 WG=0　Wf=-48 J　WN=48 J W总=0
【解析】 依题意,受力分析可得μmgcs θ>mgsin θ,易知斜面运动过程中,物体相对斜面静止,其中重力与位移方向垂直,根据功的定义可知WG=0,静摩擦力做功为Wf=mgsin θ·L·cs (π-θ)=-48 J,支持力做功为WN=mgcs θ·L·cs(-θ) =48 J。总功为W总=WG+Wf+WN=0-48 J+48 J=0。
[例3] 【多种方法求变力做功】 (多选)力F对物体所做的功可由公式W=Flcs α求得。公式中力F必须是恒力。而实际问题中,有很多情况是变力在对物体做功。如图,对于甲、乙、丙、丁四种情况下求解某个力所做的功,下列说法正确的是(　 　)[A] 图甲中,若F大小不变,物块从A到C过程中绳的拉力对物块做的功为W=F(lOA-lOC)
[D] 图丁中,F始终保持水平,无论是F缓慢将小球从P拉到Q,还是F为恒力将小球从P拉到Q,F做的功都是W=Flsin θ
动能定理法　题图丁中,当F为恒力时将小球从P拉到Q,WF=Flsin θ,而F缓慢拉小球时为变力,根据动能定理有W-mgl(1-cs θ)=0,得W=mgl(1-cs θ),故D错误。
[例4] 【利用平均力法求变力做功】 如图所示,密度为ρ、边长为a的正方体木块漂浮在水面上,h为木块在水面上的高度。现用竖直向下的力F将木块按入水中,直到木块上表面刚浸没(忽略水面高度的变化),则此过程中木块克服浮力做功为(已知水的密度为ρ0、重力加速度为g)(　　)
1.平均功率的计算方法
2.瞬时功率的计算方法
(1)利用P=Fvcs α,其中v为t时刻的瞬时速度,F为此时刻的力,α为此时刻F与v的夹角。(2)对P=Fvcs α的理解:可以认为Fcs α是力F在速度v方向上的分力,也可以认为vcs α是速度v在力F方向上的分速度。
[例5] 【对功率的理解】 (2024·江苏苏州二模)一架飞机从水平方向平飞经一段圆弧转入竖直向上爬升,如图所示,假设飞机沿圆弧运动时速度大小不变,发动机推力方向沿轨迹切线,飞机所受升力垂直于机身,空气阻力大小不变,则飞机沿圆弧运动时(　　)[A] 飞机发动机推力做功的功率逐渐增大[B] 飞机发动机推力大小保持不变[C] 飞机克服重力做功的功率保持不变[D] 空气对飞机的作用力不变
【解析】 发动机推力等于空气阻力与重力在切向的分力之和,重力在切向的分力逐渐增大,所以推力逐渐增大,推力与速度方向相同,故功率逐渐增大,A正确,B错误;设飞机速度方向与竖直方向的夹角为θ,则竖直分速度vy=vcs θ,飞机克服重力做功的功率为PG=mgvy=mgvcs θ,θ逐渐减小,所以功率逐渐增大,故C错误;空气对飞机的作用力为升力与空气阻力的合力,为变力,故D错误。
[例6] 【功率的计算】 如图甲所示,滑轮质量、摩擦均不计,质量为2 kg的物体在拉力F作用下由静止开始向上做匀加速运动,其速度随时间的变化关系如图乙所示,由此可知(重力加速度g取10 m/s2)(　　)[A] 物体的加速度大小为2 m/s2[B] F的大小为21 N[C] 4 s末F的功率为42 W[D] 4 s内F的平均功率为42 W
[例7] 【恒定功率启动问题】 (2024·广东深圳模拟)(多选)某款质量为M的氢能源汽车(如图所示)在一次测试中,沿平直公路以恒定功率P从静止启动,行驶路程s,恰好达到最大速度vm,已知该汽车所受阻力恒定,下列说法正确的是(　　 )
[A] 汽车在前4 s内的牵引力为4×103 N[B] 汽车在前4 s内的牵引力做的功为1×106 J[C] 汽车的额定功率为60 kW[D] 汽车的最大速度为35 m/s
(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,即满足P=F·vm,F=F阻(此时F为最小牵引力)。(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,满足F-F阻=ma,P额=F·v,此时vtan θ),重力加速度为g,关于此过程,下列说法正确的是(　　) [A] 斜坡对顾客的作用力大小为mgcs θ[B] 斜坡对顾客的摩擦力大小为μmgcs θ[C] 顾客所受重力做功为mgLsin θ[D] 顾客克服重力做功的功率为mgvsin θ
【解析】 因μ>tan θ,则顾客相对电梯静止,如图,根据受力平衡得斜坡对顾客的作用力大小为F=mg,摩擦力Ff=mgsin θ,故A、B错误;重力做功WG=-mgLsin θ,故C错误;克服重力做功的功率P=mgvsin θ,故D正确。
6.(6分)(2025·重庆沙坪坝开学考试)(多选)某工地小型升降电梯的原理如图所示,轿厢A、对重B跨过轻质定滑轮通过足够长轻质缆绳连接,电机通过轻质缆绳拉动对重,使轿厢由静止开始向上运动,运动过程中A未接触滑轮、B未落地。已知A、B质量分别为M=600 kg、m=400 kg,电机输出功率恒为P=3 kW,不考虑空气阻力与摩擦阻力,重力加速度g取10 m/s2。当对重以1 m/s2的加速度向下加速时,下列描述正确的是(　 　)[A] 此时A、B之间轻质缆绳的拉力大小为6 600 N[B] 此时A、B之间轻质缆绳的拉力大小为6 000 N[C] 此时轿厢的速率为1 m/s[D] 此时轿厢的速率为0.5 m/s
【解析】 对轿厢A有FT-Mg=Ma,解得FT=6 600 N,故A正确,B错误;对对重B有F+mg-FT=ma,又P=Fv,解得v=1 m/s,故C正确,D错误。
7.(6分)(2025·天津模拟)(多选)一起重机的钢绳由静止开始匀加速提起质量为m=5×103 kg的重物,到A点时,起重机的功率达到额定功率P0,以后起重机保持该功率不变,继续向上提升重物到B点达到最大速度,之后匀速上升,不计空气阻力,重力加速度g取10 m/s2,则整个过程中,下列说法正确的是(　　 )[A] OA过程起重机对重物的拉力不变,且F=2×104 N[B] P0=1.2×105 W[C] BC过程中牵引力做功W=4.4×103 J[D] BC过程重物上升的高度h=2.4 m
[A] 该配送机器人空载行驶时,能达到的最大速度为9 m/s[B] 该配送机器人满载行驶时,能达到的最大速度为2.5 m/s[C] 若该配送机器人以1 m/s2的加速度匀加速满载启动,则做匀加速运动的时间为2.5 s[D] 若该配送机器人以额定功率满载启动,当速度为2 m/s时,其加速度为1.5 m/s2
9.(4分)(2024·黑龙江大庆二模)在矿山开采中,滑轮装置被用于提升和移动矿石。如图,一辆车通过定滑轮提升质量为M的矿石,滑轮到小车所在水平面的高度为h,当小车以速度v匀速向左行驶一段距离后,连接小车的绳子与水平方向的夹角θ从53°变为37°,取sin 37°=0.6,sin 53°=0.8,则该过程中(　　)[A] 矿石克服重力做功的功率为Mgv[C] 绳子对矿石拉力做的功等于矿石重力做的功[D] 绳子对矿石拉力的功率一直保持不变
10.(14分)如图所示为某重型气垫船,质量为5×104 kg,最高时速为72 km/h,装有额定输出功率为6×106 W的燃气轮机,假设该重型气垫船在海面航行过程所受的阻力F阻与速度v满足F阻=kv,求:(1)k的数值及其单位;
【答案】 (1)1.5×104　N·s/m
(2)当以最高时速一半的速度匀速航行时,气垫船发动机的输出功率;
【答案】 (2)1.5×106 W
(3)当以额定功率航行,速度达到15 m/s时,气垫船的加速度大小。
【答案】 (3)3.5 m/s2