第二单元 功与能量知识网络构建第二单元 知识网络构建 考情分析预测第二单元 考情分析预测 本单元是力与运动单元的拓展和深化，力与运动单元侧重 于从动力学角度分析匀变速运动过程或某一瞬时状态，而本单 元则从能量观点分析物理问题，且研究范围从直线运动、特殊 曲线运动(平抛运动和匀速圆周运动)拓展到一般曲线运动，从匀变速运动拓展到非匀变速运动 功与能量单元包括功和功率、动能定理、机械能守恒定律 及能量守恒定律等高中物理主干内容本单元知识与平抛运动 、圆周运动、电磁感应等考点综合，以“选择题”、“计算题”的形式考查，是近年来课标高考命题的重点和热点之一第二单元 考情分析预测 功、功率与动能定理专题包括功和功率的概念、功和功率 图象、各种求功的方法、机车功率问题及动能定理，其中动能 定理是高考考查的重点和难点 能量转化和守恒定律专题包括各种功能关系、机械能转化 和守恒定律及能量转化和守恒定律重力的功和重力势能、弹 力的功和弹性势能等功能关系及用功能关系研究实际问题是高 考热点能的转化和守恒定律是分析、解决一般问题的重要方 法，机械能守恒定律和能量守恒定律更是本单元的主干知识和 重要规律，本单元知识密切联系生产和生活实际及现代科学技 术，常与牛顿运动定律、曲线运动、电磁学问题综合考查第二单元 考情分析预测 力学综合专题包括实际运动情景下的摩擦力做功、摩擦生热 、传送带等物理模型中的能量问题的求解物体在实际运动所 涉及的物理过程常常较为复杂，对学生的能力要求较高，因此 这类问题难度较大，是高考计算题命题的热点 预测2012年高考涉及功与能量的考题主要表现为以下几种形式： 1联系生活和生产实际应用的有关功和功率概念等知识点组合考查的选择题或机车启动问题的选择题，注意结合图象命 题的题型；第二单元 考情分析预测 2以体育竞技项目为背景考查动能定理或机械能守恒定律、能量守恒定律等，求解多种运动组合的多运动过程问题，题 型为计算题(或选择题)； 3与电场、磁场联系的综合问题，以能量守恒为核心考点考查重力、摩擦力、静电力、磁场力的做功特点，以及动能定 理、机械能守恒定律和能量守恒定律的应用，可能涉及弹簧问 题，题型一般为计算题(或选择题).近年高考纵览第二单元 近年高考纵览考点2011年2010年2009年功、功率山东东卷18，海南卷9全国课标课标 卷16，四川卷23宁夏卷17、21，广东东卷20，动动能定理全国课标课标 卷15、广东东卷36、北京卷22上海卷18，福建卷22，山东东卷24，浙江卷22广东东卷10，福建卷21，四川卷23第二单元 近年高考纵览考点2011年2010年2009年功能关系四川卷21，浙江卷24上海卷8，山东东卷22江苏苏卷9，山东东卷22，安徽卷18，天津卷4机械能守恒定律全国课标课标 卷16、福建卷21、上海卷33等上海卷5，安徽14，江苏苏卷14，重庆庆卷24，北京卷22，福建卷17浙江卷24，山东东卷24，广东东卷7，江苏苏卷9专题五 功、功率与动能定理专题五 功、功率与动能定理专题五 功、功率与动能定理主干知识整合专题五 主干知识整合 一、功的计算功的类类型求解方法恒力的功WFxcos，是恒力F与位移x之间间的夹夹角变变力的功1.若Fx成线线性关系，可用平均力求功；若已知Fx图图象，可用图图象法求功2机车类车类 功率恒定情况：WPt3将变变力做功转转化为为与其等效的恒力4动动能定理专题五 主干知识整合 功的类类型求解方法合力的功1. W合Fxcos，是合力F与位移x之间间的夹夹角2W合W1W2(代数和)3W合Ek2Ek1专题五 主干知识整合 二、功率的计计算专题五 主干知识整合 三、动动能定理1动动能定理合力在一个过过程中对对物体所做的功，等于物体在这这个过过程中动动能的变变化W合Ek2Ek1或W合2对动对动 能定理的理解(1)合力指作用在物体上的包括重力、弹弹力、摩擦力、电场电场 力、磁场场力等所有外力的合力(2)W合是合力对对物体做的功，即W合F合xcos，也是所有外力对对物体做的总总功，即W合W1W2Wn，注意功的正负负要点热点探究专题五 要点热点探究 探究点一 变力做功问题1当力的方向不变变，大小随位移做线线性变变化时时，可先求力对对位移的平均值值 再由恒力做功的公式WFxcos求功，如弹弹簧弹弹力做的功2大小不变变、方向变变化的力做的功(如滑动动摩擦力、空气阻力等在曲线线运动动或往复运动动中做的功)：WFs，s为为运动质动质点通过过的路程专题五 要点热点探究3与势势能对应对应 的力(如重力、弹弹簧的弹弹力、电场电场 力)做的功等于运动质动质 点相应势应势 能的减少量4作出变变力F随位移x变变化的图图象，图线图线 与坐标轴标轴 所围围的“面积积”表示变变力做的功如图图251所示，图线图线 下方的对应对应 面积积等于变变力做的功专题五 要点热点探究5当变变力的功率一定时时(如机车车以恒定功率运行)，变变力做的功WPt；当变变力的功率变变化时时，可利用平均功率求功，W 6利用动动能定理求变变力做的功，或用功能关系WE求变变力做的功，即用能量的增量等效变换变变换变 力所做的功，如求重力、弹弹簧弹弹力做的功专题五 要点热点探究专题五 要点热点探究A拉力F的大小为为4 N，且保持不变变B物体的质质量为为2 kgC06 s内物体克服摩擦力做功24 J D06 s内拉力做的功为为156 J专题五 要点热点探究专题五 要点热点探究【点评评】 本题综题综 合考查查了运动图动图 象、功率图图象、牛顿顿第二定律、功率及变变力做功等相关知识识对对分段图图象问题问题 ，要在明确题题意的基础础上，对对各段分别进别进 行研究，并找出联联系相邻邻两段的物理量对对函数图图象问题问题 ，还还特别别要注意函数方程和函数图图象是一一对应对应 的关系专题五 要点热点探究 探究点二 功率的计算问题专题五 要点热点探究例2 2011海南卷一质质量为为1 kg的质质点静止于光滑水平面上，从t0时时起，第1 s内受到2 N的水平外力作用，第2 s内受到同方向的1 N的外力作用下列判断正确的是( )A02 s内外力的平均功率是B第2 s内外力所做的功是 C第2 s末外力的瞬时时功率最大D第1 s内与第2 s内质质点动动能增加量的比值值是专题五 要点热点探究专题五 要点热点探究【点评评】 本题题求2 s内外力做的功可从以下两个基本途径 求解：第一，分别别求出外力在两个时间时间 段内对质对质 点做功情况 ，然后求代数和；第二，根据动动能定理求解本题选项题选项 D也 涉及多种分析方法，而选项选项 A、C则则要求区分开平均功率和瞬 时时功率下面的变变式题则题则 涉及图图象问题问题 专题五 要点热点探究2010课标全国卷 如图图253所示，在外力作用下某质质点运动动的vt图图象为为正弦曲线线从图图中可以判断()A在0t1时间时间 内，外力做正功B在0t1时间时间 内，外力的功率逐渐渐增大C在t2时时刻，外力的功率最大D在t1t3时间时间 内，外力做的总总功为为零专题五 要点热点探究例2 变变式题题 AD 【解析】 在0t1时间时间 内，质质点速度 逐渐渐增大，动动能逐渐渐增大，由动动能定理可知，外力在0t1时时 间间内一直在做正功，选项选项 A正确；由vt图图象可知：在0t1 时间时间 内质质点的加速度逐渐渐减小到零，据牛顿顿第二定律可知， 合外力也减小到零，而0时时刻的速度为为零，据此可定性判断 在0t1时间时间 内外力的功率应应先增大后减小，选项选项 B错误错误 ；在 t2时时刻，质质点的速度为为零，根据PFv可知此时时外力的功率 为为零，选项选项 C错误错误 ；在t1和t3两个时时刻，质质点速度大小相等， 动动能相等，据动动能定理易知选项选项 D正确专题五 要点热点探究【高考命题题者说说】 本题题考查查考生对图对图 象的理解和从图图象中获获取信息来分析问题问题 和解决问题问题 的能力试题试题 要求考生能够够从vt图图象中了解质质点的运动过动过 程试题对试题对 考生应应用数学知识识解决物理问题问题 的能力有一定的要求在0t1时间时间 内，质质点做加速度减小的加速运动动，速度、外力、位移都为为正值值，外力做正功，所以正确选项为选项为 A.也可用动动能定理对对A选项进选项进 行分析：外力所做的功W等于动动能的增加Ek，因为为Ek0，所以W0，选项选项 A正确专题五 要点热点探究在0t1时间时间 内，只要比较较0t1时间时间 段内，某一时时刻的功率和tt1时时刻的功率即可做出判断在tt1时时刻外力的功率P10，在其他时时刻外力的功率不为为零，B选项错误选项错误 在t2时时刻，从图图中可见见v20，所以P20，C选项错误选项错误 在t1t3时间时间 内，力的方向没有改变变，位移大小相等、方向相反，所以W总总0，D选项选项 正确专题五 要点热点探究本题题抽样统计难样统计难 度为为0.441，区分度为为0.517，对对全体考生有较较好的区分度有23%的考生选择选择 了正确选项选项 ，但有31%的考生仅选仅选 了A项项，11%的考生仅选仅选 了C项项有14%的考生错错选选了B项项(引自教育部考试试中心2011课课程标标准实验实验 高考理科试题试题分析第145页页)专题五 要点热点探究 探究点三 机车启动问题1求解机车发动车发动 机类问题类问题 的关键键是要明确机车车的功率 是牵牵引力的功率，不是机车车受到的合力的功率发动发动 机允 许输许输 出的最大功率即为为其额额定功率，它是在正常条件下可以 长时间长时间 工作的最大功率专题五 要点热点探究2机车车两种启动动方式的运动对动对 比启动动方式以恒定功率启动动匀加速启动动vt图图象专题五 要点热点探究启动动方式以恒定功率启动动匀加速启动动运动过动过 程比较较分为为加速度减小的加速直线线运动动和匀速直线线运动动两个运动阶动阶 段分为为匀加速直线线运动动、加速度减小的加速直线线运动动和匀速直线线运动动三个阶阶段运动过动过 程联联系以恒定功率启动动的运动过动过 程与以恒定加速度启动动过过程的后两个阶阶段相似专题五 要点热点探究3.机车车两种启动动方式流程图图(1)以恒定功率启动动专题五 要点热点探究(2)匀加速度启动动专题五 要点热点探究专题五 要点热点探究专题五 要点热点探究专题五 要点热点探究专题五 要点热点探究【点评】 本题是机车发动机功率问题的综合计算题，结合生活实际和节能减排，重点考查了减速过程中的能量转换，通过用于轿车的机械功和克服安培力做功的比例关系间接求解减速过程中产生的电能，进一步计算减速过程产生的电能能够维持轿车匀速前进的距离专题五 要点热点探究当前我国“高铁铁”事业发业发 展迅猛，假设设一辆辆高速 列车车在机车牵车牵 引力和恒定阻力作用下，在水平轨轨道上由静止 开始启动动，其vt图图象如图图254所示，已知在0t1时时段为为 过过原点的倾倾斜直线线，t1时时刻达到额额定功率P，此后保持功率P 不变变，在t3时时刻达到最大速度v3，以后匀速运动动，则则下列判断 正确的是( )专题五 要点热点探究A从0至t3时间时间 内一直做匀加速直线线运动动B在t2时时刻的加速度大于t1时时刻的加速度C在t3时时刻以后，机车车的牵牵引力为为零D该该列车车所受的恒定阻力大小为为专题五 要点热点探究专题五 要点热点探究 探究点四 动能定理在曲线运动中的应用1动动能定理既适用于做直线线运动动的物体，也适用于做曲线线 运