高中物理優(yōu)化指導(dǎo)-課件：第七章 機(jī)械能守恒定律 本章回顧總結(jié)（人教版必修2）

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,歡迎進(jìn)入物理課堂,一、功和功率的計(jì)算1．功的計(jì)算(1)恒力的功可根據(jù)W＝Flcosα計(jì)算．(2)根據(jù)W＝Pt計(jì)算一段時(shí)間內(nèi)的功．(3)利用動(dòng)能定理W合＝ΔEk計(jì)算總功或某個(gè)力的功，特別是變力的功．(4)根據(jù)功是能量轉(zhuǎn)化的量度求功．(5)微元求和法．(6)利用Fl圖象，所包圍的“面積”即是力F做功的數(shù)值．,注意：功有正、負(fù)，但功的正、負(fù)既不表示大小，也不表示方向，僅表示做功的效果．,答案：B,二、動(dòng)能定理的應(yīng)用1．應(yīng)用動(dòng)能定理，一般比應(yīng)用牛頓第二定律結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式解題要簡(jiǎn)便．在分析過程的基礎(chǔ)上無須研究物體的運(yùn)動(dòng)過程中變化的細(xì)節(jié)，只須考慮整個(gè)過程的做功量及過程的始末動(dòng)能．2．動(dòng)能定理的研究對(duì)象可以是單一物體，也可以是能夠看做單一物體的系統(tǒng)，動(dòng)能定理既適用于直線運(yùn)動(dòng)，也適用于曲線運(yùn)動(dòng)，因此，比牛頓第二定律的適用范圍更廣泛．3．應(yīng)用動(dòng)能定理可以把物體經(jīng)歷的物理過程分為幾個(gè)階段處理，也可以把全過程看做整體來處理．在應(yīng)用動(dòng)能定理解題時(shí)，要注意以下幾個(gè)問題：,(1)正確分析物體受力，要考慮物體所受的所有外力，包括重力．(2)要弄清各個(gè)外力做功的情況，計(jì)算時(shí)應(yīng)把各已知功的正負(fù)號(hào)代入動(dòng)能定理的表達(dá)式．(3)在計(jì)算功時(shí)，要注意有些力不是全過程都做功的，必須根據(jù)不同情況分別對(duì)待，求出總功．(4)動(dòng)能定理的計(jì)算式為標(biāo)量式，v必須是相對(duì)同一參考系的速度．(5)動(dòng)能是狀態(tài)量，具有瞬時(shí)性，用平均速度計(jì)算動(dòng)能是無意義的．,質(zhì)量為m＝1.5kg的物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))在水平恒力F作用下，從水平面上A點(diǎn)由靜止開始運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)一段距離撤去該力，物塊繼續(xù)滑行x1＝4m停在B點(diǎn)，已知A、B兩點(diǎn)間的距離x＝5.0m，物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.20，求恒力F多大．(g取10m/s2),答案：15N,三、機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用1．判斷系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒的方法(1)方法一：用做功來判定——對(duì)某一系統(tǒng)，若只有重力和系統(tǒng)內(nèi)彈力做功，其他力不做功，則該系統(tǒng)機(jī)械能守恒．(2)方法二：用能量轉(zhuǎn)化來判定——若物體系統(tǒng)中只有動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化而無機(jī)械能與其他形式的能的轉(zhuǎn)化，則物體系統(tǒng)機(jī)械能守恒．,2．機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式(1)E1＝E2，系統(tǒng)初狀態(tài)的機(jī)械能等于系統(tǒng)末狀態(tài)的機(jī)械能．(2)ΔEk＋ΔEp＝0，系統(tǒng)變化的動(dòng)能與系統(tǒng)變化的勢(shì)能之和為零．(3)ΔEA增＝ΔEB減，系統(tǒng)內(nèi)A物體增加的機(jī)械能等于B物體減少的機(jī)械能．第一種表達(dá)式是從“守恒”的角度反映機(jī)械能守恒，解題時(shí)必須選取參考平面，而后兩種表達(dá)式都是從“轉(zhuǎn)化”的角度來反映機(jī)械能守恒，不必選取參考平面．,3．機(jī)械能守恒定律應(yīng)用的思路(1)根據(jù)要求的物理量確定研究對(duì)象和研究過程．(2)分析外力和內(nèi)力的做功情況或能量轉(zhuǎn)化情況，確認(rèn)機(jī)械能守恒．(3)選取參考平面，表示出初、末狀態(tài)的機(jī)械能．(4)列出機(jī)械能守恒定律方程及相關(guān)輔助方程．(5)求出未知量．,如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為0.6kg的小球以某一初速度從P點(diǎn)水平拋出，恰好從光滑圓弧ABC的A點(diǎn)的切線方向進(jìn)入圓弧(不計(jì)空氣阻力，進(jìn)入圓弧時(shí)無機(jī)械能損失)．已知圓弧的半徑R＝0.3m，θ＝60，小球到達(dá)A點(diǎn)時(shí)的速度v＝4m/s.(g取10m/s2)試求：(1)小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度v0；(2)P點(diǎn)與A點(diǎn)的水平距離和豎直高度；(3)小球到達(dá)圓弧最高點(diǎn)C時(shí)對(duì)軌道的壓力．,答案：(1)2m/s(2)0.69m0.60m(3)8N豎直向上,四、功能關(guān)系、能量轉(zhuǎn)化與守恒1．力學(xué)中幾種常用的功能關(guān)系說明：滑動(dòng)摩擦力做功的情況：一對(duì)相互作用的滑動(dòng)摩擦力所做功的代數(shù)和總是負(fù)值，其絕對(duì)值等于滑動(dòng)摩擦力與相對(duì)位移的乘積，又恰好等于系統(tǒng)損失的機(jī)械能．,2．只有重力或彈力做功時(shí)，機(jī)械能守恒，ΔE＝0或Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2或ΔEp減＝ΔEk增或ΔEA減＝ΔEB增．3．能量守恒定律：ΔE減＝ΔE增．4．能量守恒是無條件的，利用它解題一定要明確在物體運(yùn)動(dòng)過程的始、末狀態(tài)間有幾種形式的能在相互轉(zhuǎn)化，哪些形式的能在減少，哪些形式的能在增加，摩擦產(chǎn)生的熱(內(nèi)能)與路徑有關(guān)，Q＝Ffl相對(duì)．,從地面豎直上拋一個(gè)質(zhì)量為m的小球，小球上升的最大高度為H，設(shè)上升過程中空氣阻力Ff恒定．對(duì)于小球從拋出到上升至最高處的過程，下列說法正確的是A．小球的動(dòng)能減少了mgHB．小球的機(jī)械能減少了FfHC．小球的重力勢(shì)能增加了mgHD．小球的加速度大于重力加速度g,解析：小球上升過程中，重力和阻力都做負(fù)功，小球動(dòng)能減少了(mg＋Ff)H，A錯(cuò)誤；重力做負(fù)功量度轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能的量，阻力做負(fù)功量度發(fā)熱的多少，當(dāng)小球上升H高度時(shí)，重力勢(shì)能增加了mgH，發(fā)熱為FfH，則減少的機(jī)械能為FfH，因考慮空氣阻力作用，故上升階段加速度大于g.故B、C、D均正確．答案：BCD,【考情分析】本章為高考必考內(nèi)容，高頻考點(diǎn)是動(dòng)能定理，機(jī)械能守恒定律，考查形式以計(jì)算題為主，常與物體的運(yùn)動(dòng)(直線運(yùn)動(dòng)、曲線運(yùn)動(dòng))結(jié)合，在具體運(yùn)動(dòng)中，運(yùn)用動(dòng)能定理求初、末速度．另外，對(duì)功和功率也偶有考查，考查形式以選擇題為主．,【高考沖浪】常考點(diǎn)一功和功率1．(2012福建高考)如圖所示，表面光滑的固定斜面頂端安裝一定滑輪，小物塊A、B用輕繩連接并跨過滑輪(不計(jì)滑輪的質(zhì)量和摩擦)．初始時(shí)刻，A、B處于同一高度并恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)，剪斷輕繩后A下落，B沿斜面下滑，則從剪斷輕繩到物塊著地，兩物塊(),A．速率的變化量不同B．機(jī)械能的變化量不同C．重力勢(shì)能的變化量相同D．重力做功的平均功率相同答案：D,2．(2012江蘇高考)如圖所示，細(xì)線的一端固定于O點(diǎn)，另一端系一小球，在水平拉力作用下，小球以恒定速率在豎直平面內(nèi)由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，在此過程中拉力的瞬時(shí)功率變化情況是()A．逐漸增大B．逐漸減小C．先增大，后減小D．先減小，后增大,解析：小球速率不變，將小球重力與外力F沿切向與半徑方向分解，則Fcosθ＝mgsinθ，外力功率P＝Fvcosθ＝mgsinθv，θ增大，P增大，故A對(duì)．答案：A,答案：AD,4．(2010課標(biāo)全國(guó)高考)如圖所示，在外力作用下某質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的v－t圖象為正弦曲線．從圖中可以判斷()A．在0～t1時(shí)間內(nèi)，外力做正功B．在0～t1時(shí)間內(nèi)，外力的功率逐漸增大C．在t2時(shí)刻，外力的功率最大D．在t1～t3時(shí)間內(nèi)，外力做的總功為零,解析：在0～t1時(shí)間內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)速度變大，質(zhì)點(diǎn)的加速度、合外力變小(加速度看圖象斜率)，所以合外力做正功，故A對(duì)，據(jù)P＝Fv外力的功率在t1時(shí)刻為零，在0時(shí)刻為零，所以功率先增大后減小，B錯(cuò)，在t2時(shí)刻v＝0，P＝Fv＝0，C錯(cuò)．在t1～t3時(shí)間內(nèi)，物體速率不變，據(jù)動(dòng)能定理，W合＝ΔEk＝0，D對(duì)．答案：AD,A．兩球同時(shí)落地B．相遇時(shí)兩球速度大小相等C．從開始運(yùn)動(dòng)到相遇，球a動(dòng)能的減少量等于球b動(dòng)能的增加量D．相遇后的任意時(shí)刻，重力對(duì)球a做功功率和對(duì)球b做功功率相等,答案：C,6．(2010上海高考)純電動(dòng)概念車E1是中國(guó)館的鎮(zhèn)館之寶之一．若E1概念車的總質(zhì)量為920kg，在16s內(nèi)從靜止加速到100km/h(即27.8m/s)，受到恒定的阻力為1500N，假設(shè)它做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，其動(dòng)力系統(tǒng)提供的牽引力為________N．當(dāng)E1概念車以最高時(shí)速120km/h(即33.3m/s)做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，其動(dòng)力系統(tǒng)輸出的功率為________kW.,答案：3.110350,?？键c(diǎn)二動(dòng)能定理及應(yīng)用1．(2010上海高考)傾角θ＝37，質(zhì)量M＝50kg的粗糙斜面位于水平地面上，質(zhì)量m＝2kg的木塊置于斜面頂端，從靜止開始勻加速下滑，經(jīng)t＝2s到達(dá)底端，運(yùn)動(dòng)路程L＝4m，在此過程中斜面保持靜止(sin37＝0.6，cos37＝0.8，g取10m/s2)，求：,(1)地面對(duì)斜面的摩擦力大小與方向；(2)地面對(duì)斜面的支持力大?。?3)通過計(jì)算證明木塊在此過程中滿足動(dòng)能定理．,甲,對(duì)斜面：受力分析如圖乙所示，由平衡方程得f＝N1sinθ－f1cosθ＝3.2N，方向向左．(如果設(shè)摩擦力f向右，則f＝－N1sinθ＋f1cosθ＝－3.2N，同樣方向向左．),乙,(2)地面對(duì)斜面的支持力大小N＝f＝N1cosθ＋f1sinθ＝67.6N.,答案：(1)3.2N方向向左(2)67.6N(3)見解析,2．(2012安徽高考)如圖所示，在豎直平面內(nèi)有一半徑為R的圓弧軌道，半徑OA水平，OB豎直，一個(gè)質(zhì)量為m的小球自A的正上方P點(diǎn)由靜止開始自由下落，小球沿軌道到達(dá)最高點(diǎn)B時(shí)恰好對(duì)軌道沒有壓力．已知AP＝2R，重力加速度為g，則小球從P到B的運(yùn)動(dòng)過程中(),答案：D,3．(2009上海高考)小球由地面豎直上拋，上升的最大高度為H，設(shè)所受阻力大小恒定，地面為零勢(shì)能面．在上升至離地高度h處，小球的動(dòng)能是勢(shì)能的兩倍，在下落至離高度h處，小球的勢(shì)能是動(dòng)能的兩倍，則h等于()A．H/9B．2H/9C．3H/9D．4H/9,答案：D,4．(2010浙江高考)如圖所示，在一次國(guó)際城市運(yùn)動(dòng)會(huì)中，要求運(yùn)動(dòng)員從高為H的平臺(tái)上A點(diǎn)由靜止出發(fā)，沿著動(dòng)摩擦因數(shù)為μ的滑道向下運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)后水平滑出，最后落在水池中．設(shè)滑道的水平距離為L(zhǎng)，B點(diǎn)的高度h可由運(yùn)動(dòng)員自由調(diào)節(jié)(g取10m/s2)．求：,(1)運(yùn)動(dòng)員到達(dá)B點(diǎn)的速度與高度h的關(guān)系；(2)運(yùn)動(dòng)員要達(dá)到最大水平運(yùn)動(dòng)距離，B點(diǎn)的高度h應(yīng)調(diào)為多大？對(duì)應(yīng)的最大水平距離Smax為多少？(3)若圖中H＝4m，L＝5m，動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2，則水平運(yùn)動(dòng)距離要達(dá)到7m，h值應(yīng)為多少？,?？键c(diǎn)三機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用1．(2010上海高考)高臺(tái)滑雪運(yùn)動(dòng)員騰空躍下，如果不考慮空氣阻力，則下落過程中該運(yùn)動(dòng)員機(jī)械能的轉(zhuǎn)換關(guān)系是()A．動(dòng)能減少，重力勢(shì)能減少B．動(dòng)能減少，重力勢(shì)能增加C．動(dòng)能增加，重力勢(shì)能減少D．動(dòng)能增加，重力勢(shì)能增加答案：C,2．(2011新課標(biāo)全國(guó)高考)一蹦極運(yùn)動(dòng)員身系彈性蹦極繩從水面上方的高臺(tái)下落，到最低點(diǎn)時(shí)距水面還有數(shù)米距離．假定空氣阻力可忽略，運(yùn)動(dòng)員可視為質(zhì)點(diǎn)，下列說法正確的是()A．運(yùn)動(dòng)員到達(dá)最低點(diǎn)前重力勢(shì)能始終減小B．蹦極繩張緊后的下落過程中，彈力做負(fù)功，彈性勢(shì)能增加C．蹦極過程中，運(yùn)動(dòng)員、地球和蹦極繩所組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒D．蹦極過程中，重力勢(shì)能的改變與重力勢(shì)能零點(diǎn)的選取有關(guān),解析：運(yùn)動(dòng)員到達(dá)最低點(diǎn)過程中，重力做正功，所以重力勢(shì)能始終減少，A項(xiàng)正確．蹦極繩張緊后的下落過程中，彈性力做負(fù)功，彈性勢(shì)能增加，B項(xiàng)正確．蹦極過程中，運(yùn)動(dòng)員、地球和蹦極繩所組成的系統(tǒng)，只有重力和彈性力做功，所以機(jī)械能守恒，C項(xiàng)正確．重力勢(shì)能的改變與重力勢(shì)能零點(diǎn)選取無關(guān)，D項(xiàng)錯(cuò)誤．答案：ABC,3．(2012上海高考)，如圖，可視為質(zhì)點(diǎn)的小球A、B用不可伸長(zhǎng)的細(xì)軟輕線連接，跨過固定在地面上半徑為R的光滑圓柱，A的質(zhì)量為B的兩倍，B處于地面時(shí)，A恰與圓柱軸心等高，將A由靜止釋放，B上升的最大高度是(),答案：C,4．(2010江蘇高考)在游樂節(jié)目中，選手需要借助懸掛在高處的繩飛越到水面的浮臺(tái)上，小明和小陽觀看后對(duì)此進(jìn)行了討論．如圖所示，他們將選手簡(jiǎn)化為質(zhì)量m＝60kg的質(zhì)點(diǎn)，選手抓住繩由靜止開始擺動(dòng)，此時(shí)繩與豎直方向夾角α＝53，繩的懸掛點(diǎn)O距水面的高度為H＝3m．不考慮空氣阻力和繩的質(zhì)量，浮臺(tái)露出水面的高度不計(jì)，水足夠深．取重力加速度g＝10m/s2，sin53＝0.8，cos53＝0.6.求選手?jǐn)[到最低點(diǎn)時(shí)對(duì)繩拉力的大小F.,答案：1080N,6．(2010北京高考)如圖，跳臺(tái)滑雪運(yùn)動(dòng)員經(jīng)過一段加速滑行后從O點(diǎn)水平飛出，經(jīng)過3.0s落到斜坡上的A點(diǎn)．已知O點(diǎn)是斜坡的起點(diǎn)，斜坡與水平面的夾角θ＝37，運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量m＝50kg.不計(jì)空氣阻力．(取sin37＝0.60，cos37＝0.80；g取10m/s2)求：,(1)A點(diǎn)與O點(diǎn)的距離；(2)運(yùn)動(dòng)員離開O點(diǎn)時(shí)的速度大小；(3)運(yùn)動(dòng)員落到A點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能．,答案：(1)75m(2)20m/s(3)32500J,同學(xué)們,來學(xué)校和回家的路上要注意安全,同學(xué)們,來學(xué)校和回家的路上要注意安全,