专题6.1　功与功率　机车启动问题【讲】——2023年高考物理一轮复习讲练测（人教）（解析版）.docx

专题6.1　功与功率　机车启动问题【讲】
【讲核心素养】
1.物理观念：功和功率
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.科学思维：变力做功、机车启动模型
（1）能应用图像法、微元法、动能定理等计算变力做功问题培养分析、推理和综合能力。
（2）会分析、解决机车启动的两类问题
3.科学态度与责任：
会利用功能知识初步分析生产生活中的现象，体会物理学的应用价值。
【讲考点题型】
【知识点一】功的分析与计算
1．计算功的方法
（1）对于恒力做功利用W＝Flcos α；
（2）对于变力做功可利用动能定理（W＝ΔEk）；
（3）对于机车启动问题中的定功率启动问题，牵引力的功可以利用W＝Pt.
2．合力功计算方法
（1）先求合外力F合，再用W合＝F合 lcos α求功．
（2）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．
3．几种力做功比较
（1）重力、弹簧弹力、电场力、分子力做功与位移有关，与路径无关．
（2）滑动摩擦力、空气阻力、安培力做功与路径有关．
（3）摩擦力做功有以下特点：
①单个摩擦力（包括静摩擦力和滑动摩擦力）可以做正功，也可以做负功，还可以不做功．
②相互作用的一对静摩擦力做功的代数和总等于零；相互作用的一对滑动摩擦力做功的代数和不为零，且总为负值．
③相互作用的一对滑动摩擦力做功过程中会发生物体间机械能转移和机械能转化为内能，内能Q＝Ffx相对．
【例1】（2022·北京丰台·高三期末）如图所示，小孩与冰车静止在冰面上，大人用
N的恒定拉力，使小孩与冰车沿水平冰面一起滑动。已知拉力方向与水平冰面的夹角，小孩与冰车的总质量kg，冰车与冰面间的动摩擦因数，重力加速度m/s2，，。求：
（1）小孩与冰车所受支持力的大小；
（2）小孩与冰车加速度的大小a；
（3）s内合力所做的功W。
【答案】 （1）N；（2）m/s2；（3）J
【解析】
（1）冰车和小孩受力如图所示，
竖直方向合力为零
解得
N
（2）水平方向根据牛顿第二定律
由滑动摩擦力公式
联立得
m/s2
（3）由牛顿第二定律有
由功的定义式得
由位移公式得
联立解得
J
【素养升华】本题考察的学科素养主要是物理观念及科学思维。要求考生掌握受力分析及做功分析的一般方法及流程。
【变式训练1】（多选）（2022·河北·高考真题）如图，轻质定滑轮固定在天花板上，物体和用不可伸长的轻绳相连，悬挂在定滑轮上，质量，时刻将两物体由静止释放，物体的加速度大小为。时刻轻绳突然断开，物体能够达到的最高点恰与物体释放位置处于同一高度，取时刻物体所在水平面为零势能面，此时物体的机械能为。重力加速度大小为，不计摩擦和空气阻力，两物体均可视为质点。下列说法正确的是（　　）
A．物体和的质量之比为 B．时刻物体的机械能为
C．时刻物体重力的功率为 D．时刻物体的速度大小
【答案】 BCD
【解析】
A．开始释放时物体Q的加速度为，则
解得
选项A错误；
B．在T时刻，两物体的速度
P上升的距离
细线断后P能上升的高度
可知开始时PQ距离为
若设开始时P所处的位置为零势能面，则开始时Q的机械能为
从开始到绳子断裂，绳子的拉力对Q做负功，大小为
则此时物体Q的机械能
此后物块Q的机械能守恒，则在2T时刻物块Q的机械能仍为，选项B正确；
CD．在2T时刻，重物P的速度
方向向下；此时物体P重力的瞬时功率
选项CD正确。
故选BCD。
【技巧总结】1．功的正负的判断方法
（1）恒力做功正负的判断：依据力与位移的夹角来判断。
（2）曲线运动中做功正负的判断：依据F与v的方向的夹角α来判断。0°≤α<90°，力对物体做正功；90°<α≤180°，力对物体做负功；α＝90°，力对物体不做功。
2．恒力做功的计算方法
3．合力做功的计算方法
方法一：先求合外力F合，再用W合＝F合lcos 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…求合外力做的功。
4 求解恒力做功的两个关键
（1）恒力做功大小只与F、l、α这三个量有关，与物体是否还受其他力、物体运动的速度、加速度等其他因素无关，也与物体运动的路径无关．
（2）F与l必须具备同时性，即l必须是力F作用过程中物体的位移.
【知识点二】功率的分析与计算
1．平均功率的计算方法
（1）利用P＝.
（2）利用P＝Fvcos α，其中v为物体运动