2025年高考物理一轮复习（新人教新高考）第六章机械能守恒定律复习讲义（教师版）.docx

考情分析

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

学习探究类

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课时功、功率机车启动问题

目标要求1.理解功的概念，会判断功的正负，会计算功的大小。2.理解功率的概念，掌握功率的两个公式，会计算平均功率和瞬时功率。3.会分析两种机车启动方式中各物理量的变化并能进行相关计算。

考点一功的分析和计算

1．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位移。

2．公式：W＝Flcosα。

(1)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。

3．功的正负

(1)当0≤α＜90°时，W＞0，力对物体做正功。

(2)当90°＜α≤180°时，W＜0，力对物体做负功，或者说物体克服这个力做了功。

(3)当α＝90°时，W＝0，力对物体不做功。

4．计算功的方法

(1)恒力做的功

①直接用W＝Flcosα计算。

②合外力做的功

方法一：先求合外力F合，再用W合＝F合lcosα求功。

方法二：先求各个力做的功W1、W2、W3、…，再应用W合＝W1＋W2＋W3＋…求合外力做的功。

方法三：利用动能定理W合＝Ek2－Ek1。

(2)求变力做功的常用方法

①微元法求变力做功

将物体的位移分割成许多小段，因每一小段很小，每一小段上作用在物体上的力可以视为恒力，这样就将变力做功转化为在无数个无穷小的位移上的恒力所做功的代数和。

②平均值法求变力做功

若物体受到的力的方向不变，而大小随位移是呈线性变化的，即力随位移均匀变化时，则可以认为物体受到一大小为eq\x\to(F)＝eq\f(F1＋F2,2)的恒力作用，F1、F2分别为物体初、末态所受的力，然后用公式W＝eq\x\to(F)l求此力所做的功。

③用F－x图像求变力做功

在F－x图像中，图线与x轴所围“面积”的代数和就表示力F在这段位移所做的功，且位于x轴上方的“面积”为正功，位于x轴下方的“面积”为负功。

④用W＝Pt求变力做功

若机车以恒定功率行驶，在一定时间内机车牵引力做的功W＝Pt。

⑤应用动能定理求变力做功。

1．只要物体受力的同时又发生了位移，则一定有力对物体做功。(×)

2一个力对物体做了负功，则说明这个力一定阻碍物体的运动。(√)

3．力F1、F2做的功分别为10J和－15J，则力F1比F2做功多。(×)

4．功有正负，说明功是矢量，因此总功是所有外力做功的矢量和。(×)

例1(2024·上海市模拟)如图，一磁铁吸附在铁板AB的下方。现保持铁板与水平面间的夹角θ不变，缓慢推动B端，使AB与磁铁一起水平向左匀速移动，则()

A．合外力对磁铁做正功

B．AB对磁铁的作用力不做功

C．AB对磁铁的弹力不做功

D．AB对磁铁的摩擦力不做功

答案B

解析由于磁铁做匀速运动，磁铁所受合外力为零，合外力对磁铁不做功，故A错误；磁铁受重力和AB对它的作用力而做匀速运动，根据平衡条件可知，AB对磁铁的作用力大小等于重力大小，方向竖直向上，与磁铁的运动方向相互垂直，故AB对磁铁的作用力不做功，故B正确；AB对磁铁的弹力垂直接触面，与磁铁的运动方向不垂直，故弹力一定做功，故C错误；AB对磁铁的摩擦力沿接触面，与磁铁运动方向不垂直，故摩擦力一定做功，故D错误。

例2如图所示，升降机内斜面的倾角θ＝30°，质量为2kg的物体置于斜面上始终不发生相对滑动，在升降机以5m/s的速度匀速上升4s的过程中。g取10m/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)300J(2)100J(3)－400J(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

Ffcosθ－FNsinθ＝0，

Ffsinθ＋FNcosθ－mg＝0

代入数据得Ff＝10N，FN＝10eq\r(3)N

x＝vt＝20m

(1)斜面对物体的支持力所做的功

WN＝FNxcosθ＝300J

(2)斜面对物体的摩擦力所做的功

Wf＝Ffxcos(90°－θ)＝100J

(3)物体重力做的功WG＝－mgx＝－400J

(4)合外力对物体做的功

方法一：W合＝WN＋Wf＋WG＝0

方法二：F合＝0，W合＝F合xcosα＝0。

例3水平桌面上，长6m的轻绳一端固定于O点，如图所示(俯视图)，另一端系一质