《功与能量》高考专题复习.docx

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《功与能量》高考专题复习

《功与能量》高考专题复习

【本专题知识特点】

1、本专题中的功、功率、重力势能、弹性势能、机械能等概念抽象，应用广泛，基础性强。

2、动能定理、机械能守恒定律、功能关系一直是高考的“重中之重”，是高考的重点和热点，对学生的要求较高。

这部分常与力学中的其他内容及电磁学结合在一起综合考查。

涉及本专题内容的试题题型全、难度大、份量重、地位重要。

3、对功和功率的考查多以选择题的形式出现，对动能定理、机械能守恒定律及能量守恒定律的考查有时会以选择题的形式出现，但大部分以综合计算题的形式出现。

【本专题知识结构】

【本专题重点】

1、功和功率的理解与计算。

2、动能和动能定理的理解与应用。

3、机械能守恒定律的理解与应用。

4、功能关系与能量转化问题。

【本专题难点】

1、功和功率的理解与计算，主要掌握摩擦力做功正负的判断与计算，弹簧弹力做功情况，弹性绳做功的情况以及瞬时功率的计算问题等。

2、动能和动能定理的理解与应用。

3、以机械能守恒为主线，综合应用平抛运动和圆周运动的规律。

4、能结合动能定理、功能关系解决综合带电粒子在电场中运动时电场力做功情况及能量转化问题。

5、在电磁感应现象中能综合动能定理、功能关系解决安培力做功的计算及焦耳热的计算问题。

【近5年宁夏高考对本专题的考查情况】

年份

题号及题型

考查内容及考纲要求

2010年

16题（选择题）

功和功率（Ⅱ）、动能定理（Ⅱ）

21题（选择题）

机械能守恒定律（Ⅱ）

22题（实验题）

验证机械能守恒定律

2011年

15题（选择题）

动能及其变化（Ⅱ）

16题（选择题）

重力势能、弹性势能及功能关系、机械能守恒定律（Ⅱ）

18题（选择题）

动能定理（Ⅱ）

35题（计算题）

功能关系（Ⅱ）

2012年

35题（计算题）

机械能守恒定律、功能关系（Ⅱ）

2013年

20题（选择题）

机械能、功能关系、动能定理（Ⅱ）

24题（计算题）

动能定理（Ⅱ）

35题（计算题）

能量守恒定律（Ⅱ）

2014年

15题（选择题）

机械能守恒定律（Ⅱ）

16题（选择题）

功和功率、动能定理

17题（选择题）

机械能守恒定律（Ⅱ）

25题（计算题）

功和功率（Ⅱ）、能量守恒定律（Ⅱ）

【近5年高考对本专题考查情况分析】

从近几年的宁夏高考命题情况来看，高考命题在本专题有以下命题规律：

1、针对本专题下的各考点单独命题的情况很少，无论以什么形式的考题出现，一般都是综合两个或多个考点命题。

2、在高考中对本专题下的各考点命题，一般以中档或难度稍大的题目出现，考查学生的综合能力。

3、对于功和功率的理解与计算的有关问题，很少出现简单、单独考查的问题，一般将其放在与功能关系、物体的运动等综合问题中一起考查。

并且主要出现在选择题中，难度以中档题为主。

4、机车启动问题在近年的高考中，出现的频率并不高，但该部分内容比较综合，在考查功率的同时也考查功能关系和运动过程的分析以及匀变速直线运动规律的运用。

5、对于动能定理的考查则出现在选择题或计算题中的情况都比较常见。

动能定理是近今年高考的重点，也是高考的热点，考查频率很高，主要有：

（1）物体在单一过程中受恒力作用确定物体动能的变化。

（2）物体经历多个过程，受多个力的作用，且每个过程中所受力的个数可能不同，确定物体动能的变化。

（3）在每一个复杂的综合问题的某一个过程，应用牛顿第二定律与动能定理相结合，分析力的做功或物体的动能变化情况。

6、对于功能关系及机械能守恒定律等问题的考查主要以计算题的形式出现。

既是高考的重点，也是高考的热点。

每年的高考题中必然会出现该内容的考查。

机械能守恒定律及功能关系往往和电场、磁场、抛体、圆周运动及典型的运动规律想联系等重点考点综合在一起，并常作为压轴题出现，在试卷中以计算题考查的较多，很少在选择题中出现。

也是每年选考题的必考内容，尤其是选修3-5的第二道计算题。

【学情分析】

1、本专题学习中学生常出现的思维障碍：

（1）认为摩擦力是物体运动的阻力，总是做负功。

解决办法：

举例说明即可。

如图，AB两个物体叠放在光滑水平面上，当用力F拉下面的B，使AB一起向前加速运动时，B对A的摩擦力是A前进的动力，对A做正功。

（2）计算瞬时功率时忽视力与速度的夹角，直接用力F乘瞬时速度v导致解题错误。

解决办法：

结合具体实例。

如机车启动，力F与速度同向时cosθ=1，则P=Fv.其他问题中若力F与速度v的夹角为θ，则瞬时功率为P=Fvcosθ

（3）对功能关系，动能定理和机械能守恒定律的涵义理解不清，应用时把握不准，列式混乱。

解决办法：

通过比较使学生明确动能定理的涵义是合外力与动能变化之间的关系，不考虑其他能量。

功能关系的涵义是某种力的功与其对应的能量变化之间的关系。

机械能守恒解题由于只考虑始末状态的动能和势能，不计算功不考虑细节，会使解题过程大大简化，可通过具体问题采用不同方法求解，让学生体会到凡能用机械能守恒定律解决的问题，用动能定理也能解决，而用机械能更简洁。

2、本专题学习中学生常出现的知识障碍：

（1）对变力做功的计算，不加理解地错用功的定义式计算，不知道或不会进行问题转化。

（2）混淆平均功率与瞬时功率的计算式。

（3）应用动能定理时，计算合外力所做的总功时，漏掉某些力所做的功，或哪些力做功哪些力不做功分析错误。

（4）应用动能定理时，做功过程分析不清楚，初状态分析不清楚，导致动能定理分析错误。

（5）应用动能定理时，分析问题不全面，不能正确分析出在各个阶段各力的做功情况。

（6）应用机械能守恒定律解决问题时，经常因为守恒的条件分析不清，或分析错误而导致解题错误。

比如，不能确定做功的弹力是否是系统内弹力，从而造成应用错误，对于单个物体，不能确定除重力之外的其他力是否做功，导致应用出错。

3、本专题学习中学生常出现的能力障碍：

（1）受力分析能力。

不能恰当的选取研究对象和正确的受力分析，尤其对于整体法和隔离法，对研究对象的转换不够灵活，弄不清该力什么时候看成内力什么时候看成外力；对于过程较复杂的受力分析总是漏力或多力，分不清性质力和效果力。

（2）过程分析推理能力。

对物体的运动过程和状态认识不清容易造成错误，在分析和推理过程中不够准确，大部分学生对过程的选取总是很混乱，对状态的确认不清楚，不善于画物理过程草图或不能准确的画出草图。

（3）运算书写能力。

不能恰当的选取定理定律等物理规律列方程式或不会选取物理规律列方程式，列方程时不能注意定理定律的矢量性及符号，书写运算不规范不清楚往往造成失分。

【本专题的复习目标及备考策略】

1、抓住“功是能量转化的量度”这条主线，多角度、多方面理解概念。

准确深入细致理解定义式、公式及关系式中各物理量的准确含义。

2、加深功和功率的理解，强化恒力做功，变力做功、平均功率、瞬时功率、正功、负功等通过分类讲练，多角度进行训练。

通过对典型题目的分析，让学生明确转化法，如把求变力功转化为求恒力功。

3、巩固对动能定理的应用，培养学生通过审题画出物体运动的草图，让草图帮助学生理解物理过程和数量关系，强化这一有效的解题方法。

4、扎实理解与记忆机械能守恒定律的条件，灵活运用条件处理典型的和生活中的热点情境及科技运用当中出现的与机械能相关的问题。

5、加大对本专题知识与牛顿运动定律、运动的合成与分解、圆周运动、电磁学等核心内容的综合训练，重点放在全面巩固基础知识、运用基础知识解决问题的能力培养上。

6、通过对高考题的分析，使学生掌握处理问题的技巧，注意分析过程，画好示意图，挖掘出隐含条件，排除干扰因素，理解关键词的内涵，找出问题的突破口。

【复习教学设计】

1、教学内容安排：

第1讲功功率动能定理

第2讲机械能守恒定律功能关系

2、课时安排：

共7课时

（1）第1讲功功率共1课时；动能定理1课时；练习与讲评1课时

（2）第2讲机械能守恒定律功能关系共2课时；练习与讲评2课时

第1讲功功率动能定理

第1课时功功率

一、复习目标

（1）深化对功和功率概念的理解，通过典型题掌握公式中各物理量的含义。

（2）强化对变力做功和合力做功的转化和计算，提升对摩擦力做功、作用力与反作用力做功、弹簧的弹力做功等问题的分析判断能力

（3）强化对平均功率和瞬时功率的区别与计算，通过图像提升对机车启动过程中的功率的分析与计算。

二、考点突破

热点一：

正负功的判断及功的计算

（一）方法及规律回顾

1、正负功的判断：

（1）当0≤α＜900时W＞0，力对物体做正功；

（2）当α=900时W＝0，力对物体不做功；

（3）当900＜α≤1800时W＜0，力对物体做负功或说物脚体克服这个力做功。

2、变力做功问题

（1）W＝F·scosα是用来计算恒力的功，若是变力，求变力的功只有通过将变力转化为恒力，再用W＝Fscosα计算．

（2）根据功和能关系求变力的功．如根据势能的变化求对应的力做的功，根据动能定理求变力做的功，等等．

（3）根据功率恒定，求变力的功，W=Pt.

（4）求出变力F对位移的平均力来计算，当变力F是位移s的线性函数时，平均力

．

（5）作出变力F随位移，变化的图象，图象与位移轴所围均“面积”即为变力做的功．

（二）典例解析

【典例1---师生探究】（2014宝鸡模拟）、如图所示，建筑工人通过滑轮装置将一质量是100kg的料车沿30°角的斜面由底端以加速度匀加速拉到顶端，斜面长是4m,若不计滑轮的质量和各处的摩擦力，求这一过程:

⑴人拉绳子的力做的功、物体的重力做的功。

⑵料车运动到斜面顶端时克服重力做功的瞬时功率。

（3）物体受到的各力对物体做的总功。

解析过程：

（以后各个课时应用相同的流程）

[思路探究]

（1）

（2）（3）

[自主解析]

[解题总结]

【训练目的】

（1）会正确的受力分析，并能准确的找到各力方向上的位移

（2）会判断各力做功的正负

（3）知道总功的求法，并能选择最简洁的方法求解。

（三）针对训练1---（自主探究）

1、如图所示，木块M上表面是水平的，当木块m置于M上，并与M一起沿光滑斜面由静止开始下滑，在下滑过程中，下列说法错误的是

A.重力对木块m做正功

B.木块M对木块m的支持力做负功

C.木块M对木块m的摩擦力做负功

D.木块m所受合外力对m做正功

三、课后巩固训练---见世纪金榜-27页

热点二：

功率的计算

（一）方法及规律回顾

1．P＝W／t所求的是这段时间内平均功率．

2．P＝Fv当v为平均值时为平均功率，当v为即时值时为即时功率．

3．P＝Fv应用时，F、v必须同向，否则应分解F或v，使二者同向．这里的P=Fv实际上是Fvcosθ、θ为F、v夹角．

（二）典例解析

【典例2---师生探究】．如图5-20-1所示，质量为m的小滑块，由静止开始

从倾角为θ的固

定的光滑斜面顶端A滑至底端B，A点距离水平地面的高度为h，求:

（1）滑块从A到B的过程中重力的平均功率.

（2）滑块滑到B点时重力的瞬时功率.

【训练目的】

（1）会判断平均功率和瞬时功率

（2）考查功率的求解

（3）能区分公式P＝W／t和P＝Fv的使用

（三）针对训练2---（自主探究）

长为L的细线一端固定在O点，另一端系一质量为m的小球，开始时，细线被拉直，并处于水平位置，球处在0点等高的A位置，如图所示，现将球由静止释放，它由A运动到最低点B的过程中，重力的瞬时功率变化的情况是（）

A.一直在增大B.一直在减小C.先增大后减小D.先减小后增大

三、