1、第五章 机械能机械能 高考一轮总复习 物理 第五章 机械能 返回导航 课程标准课程标准 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。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现象。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。 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。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
2、要性。能用机械能守恒定律分析生产生活中的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。有关问题。 高考一轮总复习 物理 第五章 机械能 返回导航 5了解自然界中存在多种形式的能量。知道不同形式的能量可互相转了解自然界中存在多种形式的能量。知道不同形式的能量可互相转 化，在转化过程中能量总量保持不变，能量转化是有方向性的。化，在转化过程中能量总量保持不变，能量转化是有方向性的。 6知道利用能量是人类生存和社会发展的必要条件之一。知道利用能量是人类生存和社会发展的必要条件之一。 7知道合理使用能源的重要性，具有可持续发展观念，养成节能的习知道合理使用能源的重要性，具有可
3、持续发展观念，养成节能的习 惯。惯。 高考一轮总复习 物理 第五章 机械能 返回导航 命题热点命题热点 (1)做功和功率问题。做功和功率问题。 (2)动能定理的应用。动能定理的应用。 (3)机械能守恒的条件。机械能守恒的条件。 (4)机械能守恒定律与平抛运动、圆周运动的综合。机械能守恒定律与平抛运动、圆周运动的综合。 (5)功能关系与能量守恒。功能关系与能量守恒。 第1讲 功和功率 1 知识梳理双基自测 2 核心考点重点突破 3 名师讲坛素养提升 4 2年高考1年模拟 1 知识梳理双基自测 高考一轮总复习 物理 第五章 机械能 返回导航 1定义：定义：物体受到力的作用物体受到力的作用，并在并在
4、_发生一段位移发生一段位移， 就说力对物体做了功就说力对物体做了功。 2做功的两个必要条件：做功的两个必要条件： 力和物体在力的方向上发生的力和物体在力的方向上发生的_。 3公式：公式：W_，其中其中F是恒力是恒力，l是位移是位移，是是_和和 _的夹角的夹角。 注意：注意：公式可理解为公式可理解为F (lcos )，也可理解为也可理解为(Fcos ) l 知识点知识点1 功功 力的方向上力的方向上 位移位移 Flcos 力力F 位移位移l 高考一轮总复习 物理 第五章 机械能 返回导航 4单位：单位：焦耳焦耳(J)。 5功是功是_，没有方向没有方向，但有正但有正、负负。根据根据WFlcos 可
5、知：可知： (1)当当090时时，力对物体做力对物体做_功功，是动力是动力，物体获得动物体获得动 能能。 (2)当当90PBPD CPAPCPDPB DPAPCPDPB C 高考一轮总复习 物理 第五章 机械能 返回导航 解析解析 A做自由落体运动做自由落体运动，C做平抛运动做平抛运动、D从从h高处下落过程竖直高处下落过程竖直 方向做自由落体运动方向做自由落体运动，故故A、C、D落地时竖直方向的速度大小相同落地时竖直方向的速度大小相同，故故 落地时的功率落地时的功率Pmgv相同相同，B沿斜面下滑沿斜面下滑，下滑到斜面底端的速度跟下滑到斜面底端的速度跟A 落地时的速度相同落地时的速度相同，但速度
6、方向与重力方向成一定的夹角但速度方向与重力方向成一定的夹角，故功率小于故功率小于 A的功率的功率，故故C项正确项正确。 高考一轮总复习 物理 第五章 机械能 返回导航 1两种启动方式的比较两种启动方式的比较 考点三考点三 机车启动问题机车启动问题 两种方式两种方式 以恒定功率启动以恒定功率启动 以恒定加速度启动以恒定加速度启动 Pt 图图 和和 vt 图图 OA 段段 过程过程 分析分析 vFP 不变 不变 v aF F阻 阻 m aF F阻 阻 m 不变不变 F 不变不变 v PF v直到直到 P 额额Fv 1 高考一轮总复习 物理 第五章 机械能 返回导航 两种方式两种方式 以恒定功率启动
7、以恒定功率启动 以恒定加速度启动以恒定加速度启动 OA 段段 运动运动 性质性质 加速度减小的加速直线运动加速度减小的加速直线运动 匀加速直线运动，匀加速直线运动， 维持时间维持时间 t0v 1 a 过程过程 分析分析 FF 阻阻a0v m P F阻 阻 vFP 额额 v aF F阻 阻 m AB 段段 运动运动 性质性质 以以 v m 匀速直线运动匀速直线运动 加速度减小的加速运动加速度减小的加速运动 BC 段段 无无 FF 阻阻a0 以以 vmP 额额 F阻 阻匀速运动 匀速运动 高考一轮总复习 物理 第五章 机械能 返回导航 2三个重要关系式三个重要关系式 (1)无论哪种启动过程， 机车
8、的最大速度都等于其匀速运动时的速度，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， 即即 v m P Fmin P F阻 阻(式中 式中 Fmin为最小牵引力，其值等于阻力为最小牵引力，其值等于阻力 F 阻阻)。 (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，即最大，速度不是最大，即 vP Fv m P F阻 阻。 。 (3)机车以恒定功率运行时，牵引力做的功机车以恒定功率运行时，牵引力做的功 WPt。由动能定理：。由动能定理：Pt F 阻阻xEk。此式经常用于求解机车以恒定功率启动过程
9、的位移大小。此式经常用于求解机车以恒定功率启动过程的位移大小。 高考一轮总复习 物理 第五章 机械能 返回导航 在在港珠澳大桥港珠澳大桥6.7千米海底隧道的两端各建有一个人工岛千米海底隧道的两端各建有一个人工岛， 两人工岛及隧道路面可简化成如图所示两人工岛及隧道路面可简化成如图所示，各部分的长度已在图中标出各部分的长度已在图中标出， 其中倾斜路面与水平路面之间有一小段圆弧连接其中倾斜路面与水平路面之间有一小段圆弧连接，重力加速度为重力加速度为g。 (1)假设汽车在倾斜路面上运动所受阻力和在水平路面上运动所受阻假设汽车在倾斜路面上运动所受阻力和在水平路面上运动所受阻 力相等力相等。若汽车关闭发动
10、机后刚好能够从左侧倾斜路面向下匀速运动若汽车关闭发动机后刚好能够从左侧倾斜路面向下匀速运动， 求汽车关闭发动机以速度求汽车关闭发动机以速度v0从左侧倾斜路面的最高点向下运动后从左侧倾斜路面的最高点向下运动后，能够能够 在水平路面上运动的距离在水平路面上运动的距离s(sL2)； 例例4 高考一轮总复习 物理 第五章 机械能 返回导航 (2)已知质量为已知质量为m、额定功率为额定功率为P的汽车在水平路面上行驶的最大速的汽车在水平路面上行驶的最大速 度为度为vm1，若汽车在水平路面上以加速度若汽车在水平路面上以加速度a匀加速启动匀加速启动，求汽车做匀加速求汽车做匀加速 运动的时间；运动的时间； (3
11、)已知质量为已知质量为m、额定功率为额定功率为P的汽车在图中右侧倾斜路面上向上的汽车在图中右侧倾斜路面上向上 行驶的最大速度为行驶的最大速度为vm2，求汽车以额定功率在右侧倾斜路面上向上行驶速求汽车以额定功率在右侧倾斜路面上向上行驶速 度为度为v1(v1vm2)时的加速度大小时的加速度大小。 高考一轮总复习 物理 第五章 机械能 返回导航 解析解析 (1)设左侧倾斜路面与水平路面的夹角为设左侧倾斜路面与水平路面的夹角为 ， 由共点力的平衡， 由共点力的平衡 条件可得汽车在左侧倾斜路面上运动所受的阻力大小条件可得汽车在左侧倾斜路面上运动所受的阻力大小 f1mgsin ，sin h h2L2 1
12、汽车运动到水平路面时速汽车运动到水平路面时速度为度为 v0，由动能定理得，由动能定理得f1s01 2mv 2 0， ， 联立解得联立解得 sv 2 0 h2L2 1 2gh 。 高考一轮总复习 物理 第五章 机械能 返回导航 (2)汽车启动过程中达到最大速度汽车启动过程中达到最大速度 vm1时，牵引力等于阻力，则时，牵引力等于阻力，则 P f2vm1，解得阻力，解得阻力 f2 P vm1； ； 设在匀加速启动过程中，汽车做匀加速运动的牵引力为设在匀加速启动过程中，汽车做匀加速运动的牵引力为 F，达到额，达到额 定功率时的速度为定功率时的速度为 v、时间为、时间为 t，则，则 PFv，vat，F
13、f2ma 联立解得联立解得 t P P vm1 ma a Pvm1 Pmavm1 a。 。 高考一轮总复习 物理 第五章 机械能 返回导航 (3)由由 PF 阻阻vm2(F阻阻包含重力沿斜面向下的分力包含重力沿斜面向下的分力) 解得阻力解得阻力 F 阻阻 P vm2 当汽车速度为当汽车速度为 v1时牵引力时牵引力 F1 P v1 由牛顿第二定律有由牛顿第二定律有 F1F 阻阻ma1 联立解得联立解得 a1 P mv1 P mvm2。 。 答案答案 (1)v 2 0 h2L2 1 2gh (2) Pvm1 Pmavm1 a (3) P mv1 P mvm2 3 名师讲坛素养提升 高考一轮总复习
14、物理 第五章 机械能 返回导航 功和功率计算中的两类易错题功和功率计算中的两类易错题 一一、滑轮两侧细绳平行滑轮两侧细绳平行 如图甲所示如图甲所示，滑轮质量滑轮质量、摩擦均不计摩擦均不计，质量为质量为2 kg的物体的物体 在拉力在拉力F作用下由静止开始向上做匀加速运动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其速度随时间的变化关 系如图乙所示系如图乙所示，由此可知由此可知 ( ) A物体加速度大小为物体加速度大小为2 m/s2 BF的大小为的大小为21 N C4 s末末F的功率为的功率为42 W D4 s内内F的平均功率为的平均功率为42 W 例例5 C 高考一轮总复习 物理 第五
15、章 机械能 返回导航 解析解析 由题图乙可知，由题图乙可知，vt 图像的斜率表示物体加速度的大小，图像的斜率表示物体加速度的大小， 即即 a0.5 m/s2，由，由 2Fmgma 可得：可得：F10.5 N，A、B 均错误；均错误；4 s 末末 F 的作用点的速度大小为的作用点的速度大小为 vF2v 物物4 m/s，故，故 4 s 末末 F 的功率为的功率为 P FvF42 W，C 正确；正确；4 s 内物体上升的高度内物体上升的高度 h4 m，力，力 F 的作用点的的作用点的 位移位移 l2h8 m，拉力，拉力 F 所做的功所做的功 WFl84 J，故平均功率，故平均功率PW t 21 W，
16、D 错误。错误。 高考一轮总复习 物理 第五章 机械能 返回导航 (1)不计摩擦和滑轮质量时不计摩擦和滑轮质量时，滑轮两侧细绳拉力大小相等滑轮两侧细绳拉力大小相等。 (2)通过定滑轮连接的两物体通过定滑轮连接的两物体，位移大小相等位移大小相等。 (3)通过动滑轮拉动物体时通过动滑轮拉动物体时，注意物体与力的作用点的位移注意物体与力的作用点的位移、速度速度、 作用力间的大小关系作用力间的大小关系。 名师点拨名师点拨 高考一轮总复习 物理 第五章 机械能 返回导航 二二、滑轮两侧细绳不平行滑轮两侧细绳不平行 一木块前端有一滑轮一木块前端有一滑轮，绳的一端系在右方固定处绳的一端系在右方固定处，水平水
17、平 穿过滑轮穿过滑轮，另一端用恒力另一端用恒力F拉住拉住，保持两股绳之间的夹角保持两股绳之间的夹角不变不变，如图所如图所 示示，当用力当用力F拉绳使木块前进拉绳使木块前进s时时，力力F对木块做的功对木块做的功(不计绳重和滑轮摩不计绳重和滑轮摩 擦擦)是是 ( ) AFscos BFs(1cos ) C2Fscos D2Fs 例例6 B 高考一轮总复习 物理 第五章 机械能 返回导航 解析解析 方法一：如图所方法一：如图所示，力示，力 F 作用点的位移作用点的位移 l2scos 2， ， 故拉力故拉力 F 所做的功所做的功 WFlcos 2Fscos2 2 Fs(1cos )。 方法二： 可看成
18、两股绳都在对木块做功方法二： 可看成两股绳都在对木块做功 WFsFscos Fs(1cos )，则，则 B 正确。正确。 高考一轮总复习 物理 第五章 机械能 返回导航 对于通过动滑轮拉物体对于通过动滑轮拉物体，当拉力当拉力F的方向与物体的位移方向不同的方向与物体的位移方向不同 时时，拉力拉力F做的功可用如下两种思路求解：做的功可用如下两种思路求解： (1)用用WFlcos 求求，其中其中l为力为力F作用点的位移作用点的位移，为为F与与l之间的夹之间的夹 角角。 (2)用两段细绳拉力分别所做功的代数和求解用两段细绳拉力分别所做功的代数和求解。 名师点拨名师点拨 4 2年高考1年模拟 高考一轮总
19、复习 物理 第五章 机械能 返回导航 1(2020 江苏单科江苏单科)质量为质量为1.5103 kg的汽车在水平路面上匀速行的汽车在水平路面上匀速行 驶驶，速度为速度为20 m/s，受到的阻力大小为受到的阻力大小为1.8103 N。此时此时，汽车发动机输汽车发动机输 出的实际功率是出的实际功率是 ( ) A90 W B30 kW C36 kW D300 kW 解析解析 由于汽车在水平路面上匀速行驶由于汽车在水平路面上匀速行驶，其受到的合外力为其受到的合外力为0，即即 汽车的牵引力汽车的牵引力F等于其受到的阻力等于其受到的阻力f，Ff，则汽车发动机输出的实际功则汽车发动机输出的实际功 率率PFv
20、fv36 kW，C正确正确。 C 高考一轮总复习 物理 第五章 机械能 返回导航 2 (2020 天津天津)(多选多选)复兴号动车在世界上首次实现速度复兴号动车在世界上首次实现速度 350 km/h 自自 动驾驶功能，成为我国高铁自主创新的又一重大标志性成果。一列质量动驾驶功能，成为我国高铁自主创新的又一重大标志性成果。一列质量 为为 m 的动车，初速度为的动车，初速度为 v0，以恒定功率，以恒定功率 P 在平直轨道上运动，经时间在平直轨道上运动，经时间 t 达到该功率下的最大速度达到该功率下的最大速度vm， 设动车行， 设动车行驶过程所受到的阻力驶过程所受到的阻力F保持不变。保持不变。 动车
21、在时间动车在时间 t 内内 ( ) A做匀加速直线运动做匀加速直线运动 B加速度逐渐减小加速度逐渐减小 C牵引力的功率牵引力的功率 PFvm D牵引力做功牵引力做功 W1 2mv 2 m 1 2mv 2 0 BC 高考一轮总复习 物理 第五章 机械能 返回导航 解析解析 对动车受力分析，由牛顿第二定律可得对动车受力分析，由牛顿第二定律可得P v Fma，可知，可知 a 随随 v 增大而减小，动车做加速度减小的加速运动，故增大而减小，动车做加速度减小的加速运动，故 A 选项错误、选项错误、B 选选 项正确；当动车达到最大速度项正确；当动车达到最大速度 vm时，牵引力等于阻力时，牵引力等于阻力 F
22、，故，故 PFvm， C 选项正确；由动能定理可得选项正确；由动能定理可得 WWf1 2mv 2 m 1 2mv 2 0，故选项 ，故选项 D 错误。错误。 高考一轮总复习 物理 第五章 机械能 返回导航 3(2020 河北冀州中学期中河北冀州中学期中)如图所示如图所示，两个完全相同的小球分别两个完全相同的小球分别 从水平地面上从水平地面上A点和点和A点正上方的点正上方的O点抛出点抛出，O点抛出的小球做平抛运点抛出的小球做平抛运 动动，A点斜抛出的小球能到达的最高点与点斜抛出的小球能到达的最高点与O点等高点等高，且两球同时落到水且两球同时落到水 平面上的平面上的B点点，关于两球的运动关于两球的
23、运动，下列说法正确的是下列说法正确的是 ( ) A两小球应该是同时抛出的两小球应该是同时抛出的 B两小球着地速度大小相等两小球着地速度大小相等 C两小球着地前瞬间两小球着地前瞬间，重力的瞬时功率相等重力的瞬时功率相等 D两小球做抛体运动过程中重力做功相等两小球做抛体运动过程中重力做功相等 C 高考一轮总复习 物理 第五章 机械能 返回导航 解析解析 从从 A 点抛出的小球做斜抛运动，设点抛出的小球做斜抛运动，设 O 点的高度为点的高度为 h，则从，则从 A 点抛出的小球的运动时间为点抛出的小球的运动时间为 t12 2h g ，从，从 O 点抛出的小球做平抛运动，点抛出的小球做平抛运动， 小球的
24、运动时间为小球的运动时间为 t2 2h g ，两小球同时落地，两小球同时落地，A 点处小球先抛出，则点处小球先抛出，则 选项选项 A 错误；两小球在竖直方向上只受重力，则在错误；两小球在竖直方向上只受重力，则在 B 点有点有 vy 2gh，在，在 水平方向， 根据水平方向， 根据 xv0t 可知从可知从 O 点抛出小球的水平初速度是从点抛出小球的水平初速度是从 A 点抛出小点抛出小 球的水平初速度的球的水平初速度的 2 倍， 根据倍， 根据 vt v2 0 v2 y可知两小球着地时速度大小不相 可知两小球着地时速度大小不相 等，根据等，根据 Pymgvy，可知小球着地前瞬间，重力的瞬时功率相等，故选项，可知小球着地前瞬间，重力的瞬时功率相等，故选项 C 正确，正确，B 错误；根据错误；根据 WGmgh 可得从可得从 A 点抛出的小球重力做功为零，点抛出的小球重力做功为零， 从从 O 点抛出的小球重力做功为点抛出的小球重力做功为 mgh，故选项，故选项 D 错误。故选错误。故选 C 项。项。 谢谢观看
