2018-2019學年高考物理 主題二 機械能及其守恒定律 第四章 機械能及其守恒定律階段總結(jié)學案 教科版.doc

第四章 機械能及其守恒定律階段總結(jié)一、功和功率的計算1.常見力做功的特點做功的力做功特點重力與路徑無關，與物體的重力和初、末位置的高度差有關，WGmgh靜摩擦力可以做正功、做負功、不做功滑動摩擦力可以做正功、做負功、不做功一對靜摩擦力總功為零一對滑動摩擦力總功為負功，W總Ffx相對機車牽引力P不變時，WPt；F不變時，WFx2.功和功率的求解方法(1)功的計算方法利用WFxcos 求功，此時F是恒力。利用動能定理或功能關系求功。利用WPt求功。(2)功率的計算方法P：此式是功率的定義式，適用于任何情況下功率的計算，但常用于求解某段時間內(nèi)的平均功率。PFvcos ，此式一般計算瞬時功率，但當速度為平均速度時，功率為平均功率。例1 某物體在變力F作用下沿水平方向做直線運動，物體的質(zhì)量m10 kg，F(xiàn)隨物體的坐標x的變化情況如圖1所示。若物體從坐標原點由靜止出發(fā)，不計一切摩擦。借鑒教科書中學習直線運動時由vt 圖像求位移的方法，結(jié)合其他所學知識，根據(jù)圖示的Fx圖像可求出物體運動到x16 m 處時的速度大小為()圖1A.3 m/s B.4 m/sC.2 m/s D. m/s解析力F在運動過程中所做的總功WF104 J40 J，由動能定理得：WFmv20，解得物塊運動到x16 m處的速度大小為v2 m/s，C正確。答案C例2 質(zhì)量為m20 kg的物體，在大小恒定的水平外力F的作用下，沿水平面做直線運動。02 s 內(nèi)F與運動方向相反，24 s 內(nèi)F與運動方向相同，物體的vt圖像如圖2所示，g取10 m/s2，則()圖2A.拉力F的大小為100 NB.物體在4 s時拉力的瞬時功率為120 WC.4 s內(nèi)拉力所做的功為480 JD.4 s內(nèi)物體克服摩擦力做的功為320 J解析由圖像可得：02 s內(nèi)物體做勻減速直線運動，加速度大小為a1 m/s25 m/s2，勻減速過程有Ffma1。24 s內(nèi)：物體做勻加速運動，勻加速過程加速度大小為a2 m/s21 m/s2，有Ffma2，由聯(lián)立解得f40 N，F(xiàn)60 N，故A錯誤；物體在4 s時拉力的瞬時功率為PFv602 W120 W，故B正確；4 s內(nèi)物體通過的位移為x210 m22 m8 m，拉力做功為WFx480 J，故C錯誤；4 s內(nèi)物體通過的路程為s210 m22 m12 m，摩擦力做功為Wff s4012 J480 J，故D錯誤。答案B二、幾種常見功能關系的理解及應用功能關系表達式物理意義正功、負功含義能量變化重力做功與重力勢能WEp重力做功是重力勢能變化的原因W0勢能減少W0勢能增加W0勢能不變彈簧彈力做功與彈性勢能WEp彈力做功是彈性勢能變化的原因W0勢能減少W0勢能增加W0勢能不變合外力做功與動能WEk合外力做功是物體動能變化的原因W0動能增加W0動能減少W0動能不變除重力或系統(tǒng)內(nèi)彈力外其他力做功與機械能WE除重力或系統(tǒng)內(nèi)彈力外其他力做功是機械能變化的原因W0機械能增加W0機械能減少W0機械能守恒例3 (多選)豎直向上的恒力F作用在質(zhì)量為m的物體A上，使A從靜止開始運動，升高h，速度達到v，在這個過程中，設阻力恒為f。則下列表述正確的是()A.恒力F對物體做的功等于物體機械能的增量，即Fhmv2mghB.恒力F與阻力f對物體做的功等于物體機械能的增量，即(Ff)hmv2mghC.物體所受合力的功，等于物體機械能的增量，即(Ffmg)hmv2mghD.物體所受合力的功，等于物體動能的增量，即(Ffmg)hmv2解析本題中，施恒力F的物體是所述過程能量的總來源。加速運動過程終結(jié)時，物體的動能、重力勢能均得到增加。除此之外，在所述過程中，因阻力的存在，還將有內(nèi)能產(chǎn)生，其量值為fh，可見Fh>mv2，同時，F(xiàn)h>mv2mgh。選項B的含意為：物體所受除重力、彈簧彈力以外的力對物體做的功等于物體機械能的增量，這個結(jié)果，通常又稱之為功能原理。選項D為動能定理的具體表述。雖說表述各有不同，但都是能量守恒的具體反映。答案BD例4 我國將于2022年舉辦冬奧會，跳臺滑雪是其中最具觀賞性的項目之一。如圖3所示，質(zhì)量m60 kg(包括雪具在內(nèi))的運動員從長直助滑道AB的A處由靜止開始以加速度a3.6 m/s2勻加速滑下，到達助滑道末端B時速度vB24 m/s，A與B的豎直高度差H48 m，為了改變運動員的運動方向，在助滑道與起跳臺之間用一段彎曲滑道平滑銜接，其中最低點C處附近是一段以O為圓心的圓弧。助滑道末端B與滑道最低點C的高度差h5 m，運動員在B、C間運動時阻力做功W1 530 J，取g10 m/s2。圖3(1)求運動員在AB段下滑時受到阻力f的大小；(2)若運動員能夠承受的最大壓力為其所受重力的6倍，則C點所在圓弧的半徑R至少應為多大。解析(1)運動員在AB上做初速度為零的勻加速直線運動，設AB的長度為x，則有v2ax 由牛頓第二定律有mgfma聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)解得f144 N(2)設運動員到達C點時的速度為vC，在由B到達C的過程中，由動能定理得mghWmvmv設運動員在C點所受的支持力為N，由牛頓第二定律有Nmgm由題意和牛頓第三定律知N6mg聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)解得R12.5 m。答案(1)144 N(2)12.5 m例5 電動機帶動水平傳送帶以速度v勻速傳動，一質(zhì)量為m的小木塊由靜止輕放在傳送帶上，若小木塊與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為，如圖4所示。傳送帶足夠長，當小木塊與傳送帶相對靜止時，求：圖4(1)小木塊的位移；(2)傳送帶轉(zhuǎn)過的路程；(3)小木塊獲得的動能；(4)摩擦過程中產(chǎn)生的內(nèi)能；(5)因傳送小木塊電動機多消耗的電能。解析(1)由牛頓第二定律：mgma，得ag由公式vat得t，小木塊的位移x1t(2)傳送帶始終勻速運動，路程x2vt(3)小木塊獲得的動能Ekmv2(4)小木塊在和傳送帶達到共同速度的過程中，相對傳送帶移動的距離x相對x2x1，產(chǎn)生的內(nèi)能Qmgx相對mv2(5)根據(jù)能量守恒定律，因傳送小木塊電動機多消耗電能EQmv2mv2答案(1)(2)(3)mv2(4)mv2(5)mv2