高一物理課件（廣東專用）：第四章 《機械能和能源》章末整合（粵教必修二）

歡迎進入物理課堂 1 看力F與位移s的夾角 的大小 若 90 則F不做功 若 90 則F做負功 或物體克服力F做功 此法常用于判斷恒力做功的情況 2 看力F與物體速度v方向的夾角 的大小 若 90 則F不做功 若 90 則F做負功 此法常用于曲線運動情況 3 看物體間是否有能量轉(zhuǎn)化 功是能量轉(zhuǎn)化的量度 若有能量轉(zhuǎn)化 增大或減小 則必是有力做功 此法常用于兩個相聯(lián)系的物體做曲線運動的情況 專題一 功的判斷與計算 1 判斷力F做功的方法 A 繩的拉力對小球不做功B 繩的拉力對小球做正功C 小球所受的合力不做功 D 繩的拉力對小球做負功 圖4 1 解析 在小球向下擺動的過程中 小車向右運動 繩對小車做正功 小車的動能增加 因為小球和小車組成的系統(tǒng)機械能守恒 且小車的機械能增加 則小球的機械能一定減小 所以繩對小球的拉力做負功 答案 D 例1 如圖4 1所示 一輛玩具小車靜止在光滑的水平導(dǎo)軌上 一個小球用細繩懸掛在車上 由圖中位置無初速度釋 放 則小球在下擺過程中 下列說法正確的是 2 運用W Pt 既可求恒力做功 也可求變力做功 計算 3 運用動能定理W合 Ek 常用于變力做功 計算 4 先求平均力 后求功 W Fscos 適用于求解線性變 化力做的功 5 圖象法求功 作出F s圖 計算圖線與s軸包圍的面積 在數(shù)值上與F做的功相等 6 微元法求功 常用于曲線運動的情況 2 功的計算方法 1 運用W Fscos 常用于恒力做功 計算 例2 某人用F 100N的恒力 通過滑輪把物體M拉上斜面 如圖4 2所示 力F與斜面成60 夾角且方向不變 若物體沿斜面運動1m 則它做的功是多少 g 10m s2 圖4 2 解 F為恒力 如圖4 3所示 設(shè)拉力作用點為A 物體運動1m后作用點移到A 顯然BA s物 由幾何關(guān)系有 ABA 120 A AB 30 有 圖4 3 專題二 動能定理的綜合應(yīng)用 1 動能定理的研究對象可以是單一物體 也可以是能夠看做單一物體的系統(tǒng) 動能定理適用于直線運動 也適用于曲線運動 而且在分析過程中不用研究物體的運動過程中變化的細節(jié) 只需考慮整個過程的做功量及過程的初末動能 因此 動能定理比牛頓第二定律的適用范圍更廣泛 2 應(yīng)用動能定理可以把物體經(jīng)歷的物理過程分為幾段處理 也可以把全過程看做整體來處理 在應(yīng)用動能定理解題時 要注意以下幾個問題 1 正確分析物體的受力 要考慮物體所受的所有外力 包 括重力 2 要弄清各個外力做功的情況 計算時應(yīng)把各已知功的正 負號代入動能定理的表達式 3 在計算功時 要注意有些力不是全過程都做功的 必須 根據(jù)不同情況分別對待 求出總功 4 動能定理的計算式為標(biāo)量式 v必須是相對同一參考系 的速度 5 動能是狀態(tài)量 具有瞬時性 用平均速度計算動能是無 意義的 例3 總質(zhì)量為M的列車 沿水平直線軌道勻速前進 其末節(jié)車廂質(zhì)量為m 中途脫節(jié) 司機發(fā)覺時列車已行駛了L的距離 于是立即關(guān)閉油門 除去牽引力 設(shè)列車運動的阻力與車的重力成正比 列車的牽引力是恒定的 當(dāng)列車的兩部分都停止時 它們的距離是多少 解 對車頭從脫鉤到停止的過程 由動能定理得 專題三 機械能守恒定律的應(yīng)用 1 應(yīng)用機械能守恒定律處理問題時 先要確定研究對象 明確對象的初末狀態(tài) 做出運動過程的受力分析 判斷是否滿足機械能守恒條件 2 機械能守恒定律的三種表達方式 1 Ek1 Ep1 Ek2 Ep2 理解為物體或系統(tǒng)初狀態(tài)的機械能與末狀態(tài)的機械能相等 2 Ek Ep 表示動能和勢能發(fā)生了相互轉(zhuǎn)化 系統(tǒng)減少 或增加 的勢能等于增加 或減少 的動能 3 EA EB 適用于系統(tǒng) 表示由A B組成的系統(tǒng) A部分機械能的增加量與B部分機械能的減少量相等 例4 如圖4 4所示 位于豎直平面內(nèi)的軌道 由一段斜直軌道和圓形軌道分別與水平面相切連接而成 各接觸面都是光滑的 圓形軌道的半徑為R 一質(zhì)量為m的小物塊從斜軌道上A點處由靜止開始下滑 恰好通過圓形軌道最高點D 物塊通 圖4 4 過軌道連接處B C時無機械能損失 求 1 小物塊通過D點時的速度vD的大小 2 小物塊通過圓形軌道最低點C時軌道對物塊的支持力F的大小 3 A點距水平面的高度h 1 2011年上海卷 如圖4 5 一長為L的輕桿一端固定在光滑鉸鏈上 另一端固定一質(zhì)量為m的小球 一水平向右的拉力作用于桿的中點 使桿以角速度 勻速轉(zhuǎn)動 當(dāng)桿與水平 方向成60 時 拉力的功率為 圖4 5 C 處由靜止釋放 兩球恰在 處相遇 不計空氣阻力 則 2 2011年山東卷 如圖4 6所示 將小球a從地面以初速度v0豎直上拋的同時 將另一相同質(zhì)量的小球b從距地面h h2 A 兩球同時落地 C B 相遇時兩球速度大小相等C 從開始運動到相遇 球a動能的減少量等于球b動能的增加量D 相遇后的任意時刻 重力對球a做功功 率和對球b做功功率相等 圖4 6 答案 D 4 2011年北京卷 如圖4 7所示 長度為l的輕繩上端固定在O點 下端系一質(zhì)量為m的小球 小球的大小可以忽略 1 在水平拉力F的作用下 輕繩與豎直方向的夾角為 小球保持靜止 畫出此時小球的受力圖 并求力F的大小 2 由圖示位置無初速度釋放小球 求小球通過最低點時的 速度大小及輕繩對小球的拉力 不計空氣阻力 圖4 7 解 1 受力情況如圖12所示 根據(jù)平衡條件 應(yīng)滿足Tcos mg Tsin F拉力大小F mgtan 圖12 2 運動中只有重力做功 系統(tǒng)機械能守恒 有 5 2011年惠州二模 如圖4 8所示 半徑R 0 4m的光滑半圓軌道處于豎直平面內(nèi) 半圓環(huán)與粗糙的水平地面切于圓環(huán)的端點A 一質(zhì)量m 0 1kg的小球 以初速度v0 8 0m s 從C點起在水平地面上向左運動 經(jīng)A點沖上半圓軌道恰好通過軌道最高點B后水平拋出 取重力加速度g 10m s2 求 1 小球在軌道B點時的速度大小 2 小球從B點飛出到落回地面時的水平距離 3 小球從C點起經(jīng)水平面到A時 克服摩擦力所做的功Wf 圖4 8 解 1 小球做圓周運動恰好通過軌道最高點B 則有 2 小球從B點飛出做平拋運動 設(shè)運動時間為t 平拋水平距離為s vBt 2 0 4m 0 8m 3 小球由A點沖上半圓軌道B點的過程中 由機械能守恒定律有 6 2010年新課標(biāo)卷 圖4 9為驗證機械能守恒定律的實驗裝置示意圖 現(xiàn)有的器材為 帶鐵夾的鐵架臺 電磁打點計時器 紙帶 帶鐵夾的重錘 天平 回答下列問題 1 為完成此實驗 除了所給的器材 還需要的器材有 AD A 米尺B 秒表C 0 12V的直流電源D 0 12V的交流電源 2 實驗中誤差產(chǎn)生的原因有 寫出兩個原因 圖4 9 紙帶與打點計時器之間有摩擦 用米尺測量紙帶上點的位置時讀數(shù)有誤差 計算勢能變化時 選取始末兩點距離過近 交流電頻率不穩(wěn)定等 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