2025秋《三维设计 新课标高考总复习 物理》教师用书第五章 机械能.docx
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第五章机械能
5讲内容
重点讲次分课时梯度编写
第1讲功和功率
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第2讲动能定理
第1课时动能定理的理解及应用
第2课时“应用动能定理解决多过程问题”的多维研究
第3讲机械能守恒定律
第1课时机械能守恒定律的理解及应用
第2课时“机械能守恒定律中的连接体问题”面面观
第4讲功能关系能量守恒定律
第1课时功能关系、能量守恒定律的理解及应用
第2课时功能关系的综合应用
第5讲实验:验证机械能守恒定律
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说明:第1课时全面落实基础,第2课时综合融会贯通。由基础到综合、由所学到所用,拾级而上。
第1讲功和功率
一、功
1.定义:一个物体受到力的作用,如果在力的方向上发生了一段位移,就说这个力对物体做了功。
2.做功的两个要素
(1)作用在物体上的力。
(2)物体在力的方向上发生的位移。
3.公式:W=Flcosα。?
(1)如图所示,α是力与位移方向之间的夹角,l为力的作用点的位移。
(2)该公式只适用于恒力做功。
4.功的正负
(1)当0°≤α90°时,W0,力对物体做正功。
(2)当α=90°时,W=0,力对物体不做功。
(3)当90°α≤180°时,W0,力对物体做负功,或者说物体克服这个力做了功。
二、功率
1.定义:功与完成这些功所用时间之比。
2.物理意义:描述力对物体做功的快慢。
3.公式
(1)P=Wt,P为时间t内的平均功率
(2)P=Fvcosα(α为F与v的夹角)?
①v为平均速度,则P为平均功率;
②v为瞬时速度,则P为瞬时功率。
4.额定功率与实际功率
(1)额定功率:动力机械正常工作时输出的最大功率。
(2)实际功率:动力机械实际工作时输出的功率,要求小于或等于额定功率。
情境创设
质量为m的物体静止在倾角为θ的斜面上,现在使斜面向右匀速移动距离l,物体相对于斜面静止。
微点判断
(1)重力对物体做正功。(×)
(2)支持力对物体做正功。(√)
(3)摩擦力对物体不做功。(×)
(4)合力对物体做功为零。(√)
(5)支持力和摩擦力做功的代数和为正。(×)
情境创设
如图所示,“复兴号”高速列车正在平直轨道上匀速运行。
微点判断
(6)“复兴号”高速列车运行的牵引力大小等于其阻力大小。(√)
(7)“复兴号”高速列车运行的速度越大,其实际功率越大。(√)
(8)若“复兴号”高速列车以恒定功率出站时,其加速度是不变的。(×)
(9)由P=Fv可知,发动机功率一定时,机车的牵引力与运行速度的大小成反比。(√)
(10)由公式P=Fv只可以求平均功率,不可以求瞬时功率。(×)
(一)功的正负判断和恒力做功的计算(固基点)
[题点全练通]
1.[功的正负判断](2024·海南高考)神舟十七号载人飞船返回舱于2024年4月30日在东风着陆场成功着陆,在飞船返回至离地面十几千米时打开主伞,飞船快速减速,返回舱速度大大减小,在减速过程中()
A.返回舱处于超重状态
B.返回舱处于失重状态
C.主伞的拉力不做功
D.重力对返回舱做负功
解析:选A返回舱在减速过程中,加速度竖直向上,处于超重状态,故A正确,B错误;主伞的拉力与返回舱运动方向相反,对返回舱做负功,故C错误;返回舱所受重力与返回舱运动方向相同,重力对返回舱做正功,故D错误。
2.[合力做功的计算]一物体放在水平面上,它的俯视图如图所示,两个相互垂直的力F1和F2同时作用在物体上,使物体沿图中v0的方向做直线运动。经过一段位移的过程中,力F1和F2对物体所做的功分别为3J和4J,则两个力的合力对物体所做的功为()
A.3J B.4J
C.5J D.7J
解析:选D当多个力对物体做功时,多个力的总功大小等于各个力对物体做功的代数和,故W合=WF1+WF2=7J,D正确。
3.[恒力做功大小的分析与计算]
两个相同物块P、Q分别在大小相等、方向如图所示的恒力F1和F2作用下沿水平面向右运动,物块与水平面间的动摩擦因数相同。在它们前进相同距离的过程中,F1和F2做功分别为W1和W2,P、Q两物块克服摩擦力所做的功分别为Wf1和Wf2,则有()
A.W1W2,Wf1Wf2 B.W1=W2,Wf1Wf2
C.W1W2,Wf1=Wf2 D.W1=W2,Wf1=Wf2
解析:选A设物块运动的位移大小为l,F2与水平方向的夹角为θ,由功的公式可知W1=F1l,W2=F2lcosθ,因为F1=F2,则W1W2,Wf1=μmgl,Wf2=μ(mg-F2sinθ)l,则Wf1Wf2,A正确。
[要点自悟明]
1.功的正负判断方法
(1)恒力做功的判断:依据力与位移方向的夹角来判断。
(2)曲线运动中功的判断:依据F与v的方向夹角α来判断,0°≤α9