精品课件2014高考物理总复习专题五：机械能

2014高考物理总复习专题五机械能考纲下载内容要求1.功和功率Ⅱ2.动能和动能定理Ⅱ3.重力做功与重力势能Ⅱ4.机械能守恒定律及其应用Ⅱ实验一探究动能定理实验二验证机械能守恒定律章前考纲统览考纲解读综合分析近三年新课标高考试题，高考命题在本章呈现以下规律：1、从题型看，选择题和计算题均有；从知识角度看，对功、功率、重力势能等概念的理解多以选择题的型式考查，对动能定理、机械能守恒定律及功能关系的考查多以计算题的型式考查。2、动能定理、机械能守恒定律的应用是高考的重点考查内容之一，大部分试题与牛顿运动定律、圆周运动、平抛运动及电磁学知识相联系，试题设计思路隐蔽，过程复杂，综合性强，难度较大。根据新课标近几年的出题情况，为体现新课标的理念，在今后的高考命题中，可能突出问题的探究性，把考查点与生产、生活、科技相结合将是高考命题的一个方向，实验仍将会在探究功能关系上做文章。第一课时功功率一、功1、定义：物体受到力的作用，并在力的方向上发生一段位移，就说该力对物体做了功．2、做功的两个必要条件：做功的两个必要条件是力和物体在力的方向上的位移，两者缺一不可．功是过程量，即做功必定对应一个过程(位移)，应明确是哪个力在哪一个过程做的功．3、公式：W＝Fscosα.4、功的正负：功是标量，但有正、负之分．⑴当0≤α＜90°时，W＞0，力对物体做正功．⑵当90°＜α≤180°时，W＜0，力对物体做负功，也可说物体克服该力做了功．⑶当α＝90°时，W＝0，力对物体不做功．②根据力和瞬时速度方向的夹角判断．此法常用于判断质点做曲线运动时变力的功，夹角为锐角时做正功，夹角为钝角时做负功．夹角为直角时不做功．⑷功的正、负的判断①根据力和位移的方向的夹角判断，此法常用于恒力做功的判断．5、功的计算⑴恒力及合力做功的计算①恒力的功：直接用公式W＝Fscosα计算．②合外力的功a、先求合外力F合，再应用公式W合＝F合·scosα求功，其中α为合力F合与位移s的夹角．一般适用于整个过程中合力恒定不变的情况．b．分别求出每个力的功W1、W2、W3…再应用W合＝W1＋W2＋W3＋…求合外力的功．这种方法一般适用于在整个过程中，某些力分阶段作用的情况．c．利用动能定理或功能关系求解．⑵变力做功的计算①当变力的功率P一定时，可用W＝Pt求功，如机车恒功率启动时．②将变力做功转化为恒力做功a．当力的大小不变，而方向始终与运动方向相同或相反时，这类力的功等于力和路程(不是位移)的乘积．如滑动摩擦力做功、空气阻力做功等．b．当力的方向不变，大小随位移做线性变化时，可先求出力对位移的平均值，再由计算，如弹簧弹力做功．122FFF③作出变力F随位移s变化的图象，图象与位移轴所围的“面积”即为变力做的功．图中(a)图表示恒力F做的功W，(b)图表示变力F做的功W.④用动能定理W＝ΔEk或功能关系W＝ΔE，即用能量的增量等效代换变力所做的功．(也可计算恒力的功)12cos2FFWs如图所示，A、B叠放着，A用绳系在固定的墙上，用力F拉着B向右移动，则下列说法中正确的是(A未脱离B)()A．拉力F对B做正功B．绳的拉力对A不做功C．B给A的摩擦力对A做正功D．A给B的摩擦力对B做负功ABD例与练某物体同时受到三个力作用而做匀减速直线运动，其中F1与加速度a的方向相同，F2与速度v的方向相同，F3与速度v的方向相反，则（）A．F1对物体做正功B．F2对物体做正功C．F3对物体做正功D．合外力对物体做负功BD例与练如图所示，用恒力F通过光滑的定滑轮把静止在水平面上的物体(大小可忽略)从位置A拉到位置B，物体的质量为m，定滑轮离水平地面的高度为h，物体在位置A、B时细绳与水平方向的夹角分别为θ1和θ2，求绳的拉力对物体做的功。1211()sinsinWFh答案：例与练如图所示，物体沿弧形轨道滑下后进入足够长的水平传送带，传送带以如图所示方向匀速运转，则传送带对物体做功情况不可能是()A．始终不做功B．先做负功后做正功C．先做正功后不做功D．先做负功后不做功B例与练用水平拉力拉着滑块沿半径为R的水平圆轨道运动一周，如图所示，已知物块与轨道间的滑动摩擦系数为μ，物块质量为m，求此过程中摩擦力做的功。RO答案：W=μmg2πR例与练θhμtanθh设碰撞时机械能没有损失，物体最后静止，求通过的路程。如图所示，质量为M、长度为L的木板静止在光滑的水平面上，质量为m的小物体(可视为质点)放在木板上最左端，现用一水平恒力F作用在小物体上，使物体从静止开始做匀加速直线运动．已知物体和木板之间的摩擦力为f。当物体滑到木板的最右端时，木板运动的距离为x，则在此过程中（）A．力F对物体做功大小为F(L＋x)B．摩擦力对物体做功为－fLC．摩擦力对物体做功为－fxD．摩擦力对木板做功为fxAD例与练物体沿直线运动的v－t关系如图所示，已知在第1s内合外力对物体做的功为W，则（）A．从第1s末到第3s末合外力做功为4WB．从第3s末到第5s末合外力做功为－2WC．从第5s末到第7s末合外力做功为WD．从第3s末到第4s末合外力做功为－0.75WCD例与练二、功率1、定义：功跟完成这些功所用时间的比值叫做功率⑴P=W/t，P为时间t内的平均功率2、公式：⑵（α为F与v的夹角）cosPFv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3、单位：瓦特(W)，1W＝1J/s4、物理意义：功率描述做功的快慢，功率大则做功快，功率小则做功慢。5、额定功率：机械正常工作的最大输出功率叫额定功率，一般在机械的铭牌上标明6、实际功率：机械实际工作时输出的功率．要求小于等于额定功率质量为m的物体沿倾角为α的固定斜面滑到底端时的速度大小为v，此时重力的瞬时功率为（）A．B．C．D．mgvsinmgvcosmgvtanmgvB例与练从空中以40m/s的初速度平抛一重为10N的物体，物体在空中运动3s落地，不计空气阻力，取g=10m/s2，则物体落地时重力的瞬时功率是多少？答案：P=Fv=mgvy=mg2t=300w落地时重力的平均功率多少？例与练质量为m的物体静止在光滑水平面上，从t=0时刻开始受到水平力的作用。力的大小F与时间t的关系如图所示，力的方向保持不变，则()A.3t0时刻的瞬时功率为5F02t0/(2m)B.3t0时刻的瞬时功率为15F02t0/(m)C.在t=0到3t0这段时间内，水平力的平均功率为23F02t0/(4m)D.在t=0到3t0这段时间内，水平力的平均功率为25F02t0/(6m)BD例与练类型1：机车以恒定功率P启动P＝Fv发动机的实际功率发动机的牵引力机车的瞬时速度当F=F阻时，a＝0，v达到最大保持vm匀速vF＝vPa＝mF－F阻↑→↓↑→→↓↓vm＝F阻P加速度逐渐减小的变加速直线运动匀速直线运动三、机车启动问题先做加速度逐渐减小的变加速直线运动，最终以速度做匀速直线运动。vm＝F阻Pvt0vm机车以恒定功率启动的v－t图象两个常用公式：（1）瞬时加速度公式:（2）最大速度公式：vm＝F阻P发动机做的功只能用W=Pt计算，不能用W=Fs计算（因为F为变力）mFVPa阻类型2：机车以恒定加速度a启动当F=F阻时，a＝0，v达到最大保持vm匀速F＝vP额a＝mF－F阻↑→↓v↑↓→→↓vm＝F阻P额加速度逐渐减小的变加速直线运动匀速直线运动a＝mF－F阻→→→→F→v↑P＝Fv↑↑→当P=P额时，保持P额继续加速匀加速直线运动机车以恒定加速度启动的v－t图先做匀加速直线运动，再做加速度逐渐减小的变加速直线运动，最终以速度做匀速直线运动。vt0vm＝F阻P额vm做匀加速运动只能维持一段时间,在这段时间内牵引力的功率随时间的增大而增大,当增大到额定功率时,匀加速运动结束。t1aFmaPt）（阻额1关于汽车在水平路上运动，下列说法中正确的是()A．汽车以额定功率启动，在速率达到最大以前，加速度是在不断增大的B．汽车以恒定加速度启动，在速度达到最大以前，牵引力是不断增大的C．汽车启动后以最大速度行驶，则牵引力等于阻力D．汽车以最大速度行驶后，若要减小速度，可减小牵引功率例与练CD汽车发动机的功率为60kW，若其总质量为5t，在水平路面上行驶时，所受阻力恒为车重的0.1倍，g取10m/s2。(1)汽车保持其额定功率不变，从静止起动后能达到的最大速度是多大？当汽车的加速度为2m/s2时，速度多大？当汽车的速度为6m/s时，加速度是多大？(2)若汽车从静止开始，保持以0.5m/s2的加速度做匀加速直线运动，问这一过程能维持多长时间？例与练答案：(1)vm=12m/s;v=4m/s;a=1m/s2(2)t=16s第二课时动能动能定理212KEmv一、动能1、定义：物体由于运动而具有的能．2、表达式：3、矢标性：标量．4、单位：焦耳，1J＝1N·m＝1kg·m2/s2.5、瞬时性：因为v是瞬时速度．6、相对性：物体的动能相对于不同的参考系一般不同二、动能定理1、内容：合外力对物体所做的功等于物体动能的改变量．2、表达式：2221211122KKWEEmvmv3、适用范围：直线运动、曲线运动、恒力做功、变力做功、各个力同时做功、分段做功均可用动能定理．4、注意：动能定理说明外力对物体所做的总功和动能变化间的一种因果关系和数量关系，不可理解为功转变成了物体的动能．5、运用动能定理解题的一般步骤：①明确研究对象和运动过程．②分析受力及各力做功的情况．③明确初、末状态的动能．④列出动能定理方程，并求解．如图所示，一质量为2kg的铅球从离地面2m高处自由下落，陷入沙坑2cm深处，求沙子对铅球平均阻力的大小．(g取10m/s2)答案：2020N例与练质量为m的小球被系在轻绳一端，在竖直平面内做半径为R的圆周运动，运动过程中小球受到空气阻力的作用。设某一时刻小球通过轨道的最低点时，绳子的张力为7mg，此后小球继续做圆周运动，经过半个圆周恰能通过最高点，则在此过程中小球克服空气阻力所做的功为()A、(1/4)mgRB、(1/3)mgRC、(1/2)mgRD、mgRC例与练一物块以5m/s的初速度从曲面的A点开始下滑，运动到B点时的速度为5m/s，若物块以6m/s的初速度仍从A点开始下滑，它运动到B点的速度（）A、大于6m/sB、小于6m/sC、等于6m/sD、无法确定ABB例与练用汽车从井下提重物，重物质量为m，定滑轮高为H，如图所示，已知汽车由A点静止开始运动至B点时的速度为v，此时轻绳与竖直方向夹角为，这一过程中轻绳的拉力做功多大？解析：绳对重物的拉力为变力，应用动能定理列方程。以重物为研究对象：WT-mgh=(1/2)mvm2由图所示，重物的末速度vm与汽车在B点的速度v沿绳方向的分速度相同，则vm=vsinh=H/cos-H联立以上各式解得：WT=mgH(1-os)/cos+(1/2)mv2sin2。例与练(2010年全国卷Ⅱ)如图，MNP为竖直面内一固定轨道，其圆弧段MN与水平段NP相切于N，P端固定一竖直挡板．M相对于N的高度为h，NP长度为s.一物块自M端从静止开始沿轨道下滑，与挡板发生一次完全弹性碰撞后停止在水平轨道上某处．若在MN段的摩擦可忽略不计，物块与NP段轨道间的滑动摩擦因数为μ，求物块停止的地方与N点距离的可能值．0kmghmgxEhx22hdsxs22hdxss解析：没有滑上圆弧就静止：滑上圆弧后静止：例与练答案：1600m一列车的质量是5.0×105kg，在平直的轨道上以额定功率3000kW加速行驶，当速度由10m/s加速到所能达到的最大速度30m/s时，共用了2min，则在这段时间内列车前进的距离是多少？(设阻力恒定)例与练如图所示，木板可绕固定水平轴O转动．木板从水平位置OA缓慢转到OB位置，木板上的物块始终相对于木板静止．在这一过程中，物块的重力势能增加了2J．用N表示物块受到的支持力，用f表示物块受到的摩擦力．在此过程中，以下判断正确的是（）A．N和f对物块都不做功B．N对物块做功为